谷歌最新的量子芯片宛如試驗(yàn)床，可以試驗(yàn)該公司聲稱讓這項(xiàng)技術(shù)具有實(shí)用性的想法。
約翰·馬蒂尼斯（John Martinis）只給了自己幾個(gè)月的時(shí)間在計(jì)算機(jī)史上取得一座里程碑。
谷歌的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在致力于研制功能異常強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)芯片，可以運(yùn)用深?yuàn)W的量子物理學(xué)來(lái)處理數(shù)據(jù)，他正是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人。馬蒂尼斯表示，到今年年底，他領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)將研制出獲得“量子霸權(quán)”（quantum supremacy）的一種設(shè)備，這意味著該設(shè)備能處理任何常規(guī)計(jì)算機(jī)都無(wú)力處理的一種特別的運(yùn)算。證據(jù)將來(lái)自谷歌的芯片與世界上最龐大的超級(jí)計(jì)算機(jī)之一上演的某種短程高速汽車賽。
馬蒂尼斯說(shuō)：“我們認(rèn)為，我們已準(zhǔn)備好搞這項(xiàng)試驗(yàn)。我們現(xiàn)在有這個(gè)能力。”
他信心備足的一個(gè)原因是，谷歌大約有25人組成的研究小組已研制出一種新的量子芯片，這種芯片測(cè)試了為這種正面較量研制一款芯片所需要的關(guān)鍵的設(shè)計(jì)特性。
量子芯片使用量子位（qubit）來(lái)表示數(shù)據(jù)的數(shù)字位，這種設(shè)備可利用量子力學(xué)違反常理的物理學(xué)原理，抄捷徑處理一些棘手的計(jì)算。不過(guò)，研究人員迄今為止演示的是只使用幾個(gè)量子位的量子計(jì)算。谷歌已發(fā)布了其芯片的結(jié)果，該芯片將9個(gè)量子位排成一行，但馬蒂尼斯表示，他的量子霸權(quán)試驗(yàn)需要49個(gè)量子位組成的網(wǎng)格。
谷歌的最新芯片只有6個(gè)量子位，但是它們以2 X 3的格式來(lái)排列；馬蒂尼斯表示，這表明當(dāng)量子位并排緊挨時(shí)（較大的設(shè)備采用這種方式），該公司的技術(shù)仍然發(fā)揮其功效。
6個(gè)量子位的芯片還測(cè)試了量子位和控制它們的傳統(tǒng)連線做在獨(dú)立芯片上的制造方法，這些獨(dú)立芯片之后采用“突點(diǎn)焊接”工藝（bump bonded）結(jié)合起來(lái)。這種方法是自兩年前提出以來(lái)谷歌的團(tuán)隊(duì)就一直在關(guān)注的重心，旨在消除較大芯片中額外的控制線路，這些額外線路會(huì)干擾量子位的功能。
馬蒂尼斯說(shuō)：“這種工藝一直屢試不爽，現(xiàn)在我們準(zhǔn)備加快步伐。”他表示，針對(duì)擁有30至50個(gè)量子位的設(shè)備的設(shè)計(jì)已經(jīng)在進(jìn)行之中。在加州伯靈格姆召開的IEEE TechIgnite大會(huì)上，他曾一帶而過(guò)地提到了6個(gè)量子位芯片，不過(guò)其團(tuán)隊(duì)還沒(méi)有正式透露技術(shù)細(xì)節(jié)。
2014年年底，馬蒂尼斯從加州大學(xué)圣巴巴拉分校加入谷歌，如今他仍是該校的教授。他的團(tuán)隊(duì)是最近因量子計(jì)算背后的技術(shù)日益變得更易駕馭而設(shè)立或擴(kuò)大規(guī)模的幾個(gè)行業(yè)研究小組之一。競(jìng)相研發(fā)量子處理器的公司包括英特爾、微軟、IBM，甚至一些初創(chuàng)公司。
麻省理工學(xué)院量子計(jì)算研究小組的首席研究員西蒙·古斯塔夫森（Simon Gustavsson）表示，谷歌是這個(gè)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一。他說(shuō)：“谷歌與 IBM 可謂實(shí)力旗鼓相當(dāng)。”
今年量子霸權(quán)試驗(yàn)取得成功將加強(qiáng)這家搜索公司的競(jìng)爭(zhēng)力，不過(guò)量子處理器的量子位需要比50個(gè)多得多，才能真正發(fā)揮用處。
馬里蘭大學(xué)教授、量子計(jì)算創(chuàng)業(yè)公司IonQ的聯(lián)合創(chuàng)始人克里斯·門羅（Chris Monroe）說(shuō)：“這將是學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域的一座里程碑。之后，你仍得搞清楚如何提高量子芯片的可擴(kuò)展性和可編程性。”
馬蒂尼斯同樣認(rèn)為仍需要做大量的工作，不過(guò)他認(rèn)為，對(duì)任何聲稱擁有實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)的廠商來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)試驗(yàn)都有望成為一根標(biāo)桿。
他還表示，這個(gè)目標(biāo)已幫助谷歌的管理層以及公司的聯(lián)合創(chuàng)始人謝爾蓋·布林（Sergey Brin）意識(shí)到：這項(xiàng)技術(shù)變得切實(shí)而重大。馬蒂尼斯說(shuō)：“他們都意識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)，并且對(duì)此非常興奮。我們?cè)谂Λ@得谷歌內(nèi)部的支持，這個(gè)實(shí)驗(yàn)非常有助于讓其他工程師與我們進(jìn)行交流。”
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