量子晶元離量產不遠了？一家挑戰谷歌的初創公司

來源：本文由半導體行業觀察翻譯自wired，謝謝。

距離初創公司Rigetti Computing位於加州Fremont辦公室不遠的地方，屹立著一個類似蒸汽朋克的機器。這個裝飾怪異的「怪獸」是通過電力供電的。沒有煤，也沒有水。據介紹，它是用來製造超導電子的。Rigetti藉助這台機器和密封在玻璃房實驗室內的，價值數百萬美金的其他設備，旨在打造一種新類型的，運行在量子晶元上的超級電腦。

Rigetti並不是這個想法的唯一踐行者，包括Google、微軟、IBM和Intel都有同樣的計劃。每一個灣區的初創公司都會告訴你，這是一個很艱難的任務，但經過了多年的攻克，Rigetti的量子電腦似乎已經邁進了一個新的階段。所有被投資的初創公司都要面臨建立一種商業模式的挑戰。除此之外，對這個項目而言，則需要解決更多的技術難點。

Rigetti Computing打造的一個八量子位的處理器

Rigetti Computing擁有八十位僱員，為了推進量子計算機項目，他們已經募集了7000萬美金。不同於電子計算機（或稱傳統電腦），量子計算是一種使用量子邏輯進行通用計算的設備，它使用量子演算法來進行數據操作，其存儲數據的對象是量子比特。該公司的創始人Chad Rigetti表示：「量子計算機將會衍生一個龐大的產業，世界上每一個大型的企業都在思考怎樣使用這種技術。」在成立這家公司之前，這個身形魁梧的物理學博士一直在Yale和IBM從事量子硬體的研究，2013年在Y Combinator的支持下，他們成立了這個企業。

根據《麻省科技評論》在2016年三月份的報道，Rigetti Computing公司已經製造了有三個單位量子比特的量子計算晶元，代表了使用量子態的數位該量子計算晶元包含一種名為量子比特的連接設備，這代表採用精確的量子力學態的數據數位。它們可以像常規電腦一樣使用0或1進行編碼------也可以同時有效進入兩種編碼狀態。當量子比特處於「疊加」交互狀態，它們可以採用常規計算機無法實現的快捷計算。

從目前的狀況來看，沒有任何一個公司能夠提供萬事俱備的量子計算機，去執行一些傳統電腦不能處理的任務，這對他們來說，還是有點為難。但谷歌承諾，會在五年內將這個技術投入使用。IBM則提供了一個雲平台，並把其看做未來商業服務的一個預熱。他的目標是讓開發者和研究院能夠藉助布置在「Big Blue」實驗室的原型晶元進行研發。

在這個市場沉寂了多年之後，Rigetti又引起了一番爭論。在本周二，Rigetti Computing發布了他們的自有雲平台Forest，開發者可以在上面寫代碼模擬量子計算機，一些合作夥伴已經獲得授權在其量子硬體上進行開發。Rigetti告訴《連線》，他們在Fremont 的FAB1已經開始製造量子晶元。

這家公司的創始人，在量子信息技術闡述和矽谷的商業演講中都擁有很高的天賦，在他之前的講演中提到，相對於其他航空母艦級別的競爭對手，他們很弱小，但這恰好是他們的優勢。「我們是一個擁有緊急但是很清晰目標的初創公司，我們全力以赴，這是很多巨頭公司難以匹配的。」，Rigetti說。「例如谷歌是在開拓一條新的產品線，而我們是在尋找一個目標」，他強調。

未來量子處理器的wafer

量子云

迄今為止，因為將信息編碼成量子效應能夠帶來很大的價值，很多企業在量子計算研發領域投入了很龐大的資金。在這個雲平台里，一個手掌大小的量子晶元能夠提供的計算能力是遠超一組大型的超級電腦。Rigetti和谷歌、IBM、Intel一樣，認為這會將雲計算革命推到一個新的階段。裝備量子處理器的數據中心能被用來高效地執行化學處理設計和藥品設計，也可以用來布置更高效的機器學習。

但到現在為止，量子計算晶元還是太小，而不能去超過傳統計算機，做一些更困難的任務。IBM發布過一個16量子位的處理器，這個元器件可以用來搭建一個量子電腦。谷歌想在今年達成一個50量子位的任務。但是Rigetti已經做出了一個八量子位的晶元。他表示，他們的Fab1將會加速，以提高這個晶元的生產數量。雖然沒有人能夠確認，但是據預估，我們需要數百位甚至更多的量子位，才能有效地解決一些化學研究問題。對於量子計算機來說，這其實不是一個很難實現的目標。

Rigetti的新雲平台Forest能夠支持很好的應用。他的做法是通過採取措施，讓程序員可以為量子處理器寫程序，一旦這個技術走向成熟，他們就能發布殺手級的應用。Forest的設計支持使用量子計算器去獲得一個傳統軟體無法比擬的能力。這有點像一個計算機可以擁有一個獨立顯卡一樣，Rigetti認為「混合模式」對這個技術走向現實非常重要。Forest允許程序員在一個36量子位的處理器上寫量子演算法，並模擬。

被選中的合作夥伴可以很快透過Forest去了解其量子晶元的實力。這和IBM將其量子晶元放在線上的做法有點相似。從某個角度看，這和APPLE在iPhone面世之前，公開App Store的做法類似，但是Rigetti認為這個技術不是同一個量級的，人們也有足夠的時間去調整。

該公司的技術主管Andrew Bestwick表示，為這些懂得這個硬體技術的人搭建一個社區，和打造一個成本同樣重要。兩者結合才能打造一個更好的生態。

位於Rigetti Computing辦公室的量子設備

Rigetti需要更多的錢和時間，還需要更多的「硬科學」才能打造一個成功的產品，但毫無疑問，最近的量子硬體已經獲得了真正的加速和突破。悉尼大學的量子計算教授 Michael Biercuk表示。但我們依然還有很多問題需要搞清楚。

「進入這個領域的商業玩家和初創公司都沒有改變這個行業的基本現狀」，他強調。「當中一個巨大困難是在被封裝成大的集群的時候，量子位需要一個穩定可靠的運行，但這個目前還沒達到」，Biercuk補充說。量子態是很「脆弱」，讓量子位存儲信息很有挑戰，這就需要研究員更全神貫注的投入。

在問到關於產品、客戶和挑戰的時候，Rigetti的創始人並沒有躲避。

「在過去，沒有人做過這樣的東西，至於社群和公司，我也不知道需要耗費需要多久才能更進一步」。該公司的投資人Vijay Pande表示不擔憂，他指出，在公司晶元真正投入使用之前，這個初創企業已經獲得了收益，因為有些組織和公司會付款去獲得在其上面進行研發的授權。Rigetti已經和NASA談過，後者也認為量子計算機會幫助提升其效率。

物理學家通過多種不同方式製造量子比特。但即使是學術機構和政府的研究人員聯合攻關，也僅得到少量的量子比特。一家名為D-Wave的加拿大初創公司已經向包括洛克希德?馬丁（Lockheed Martin）和谷歌在內的客戶銷售一種有一千餘單位量子比特的晶元，但該項技術是否能夠體現量子計算機的優點尚未得到證實。

量子比特很難成組運行，因為用於代表數據的量子態極其精確，且設備間會相互干擾。瑞格提說他的公司已經開發出一種可規模化的穩定量子比特設計，並且可以使用常規晶元製造技術製造出來。

量子計算領域的其它研究人員也堅信，量子比特技術已經可以整合大量的組件。谷歌量子計算實驗室和Rigetti提一樣使用超導量子比特，其負責人預言在未來幾年，他們將能夠開發出100單位的可靠的量子比特晶元。IBM、麻省理工學院林肯實驗室（MIT Lincoln Lab），以及其它組織均開發出了高質量的超導量子比特。Rigetti前就曾任職於IBM量子計算研究小組。

量子計算距離我們也算並不會太遠。

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第1313期內容，歡迎關注。

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