盡管量子硬件在市場上取得了重大進展,但量子商業(yè)化的道路上仍有許多障礙。

長期以來,量子計算一直被譽為釋放前所未有的計算性能的下一項技術。

雖然量子計算最初是一個只有研究人員才能接觸到的高度專業(yè)化的領域,但現(xiàn)在全世界的開發(fā)人員都可以通過云訪問量子處理器的強大功能。這種云可訪問性鼓勵數(shù)百家公司將量子處理用于醫(yī)療、移動和廣告等領域的現(xiàn)實問題測試。盡管有這種早期的炒作,但量子硬件尚未在更大范圍內(nèi)在經(jīng)濟和技術上被證明具有商業(yè)可行性。

 

許多大學和公司繼續(xù)投資于量子計算的研發(fā),最終目標是將該技術推向市場。我們離這個最終目標還有多遠?以下是量子空間的一些最新發(fā)展,可能表明大規(guī)模生產(chǎn)的步伐正在加快。

 

硅基量子比特的里程碑

 

將量子計算商業(yè)化的最突出挑戰(zhàn)之一是經(jīng)濟地制造這項技術。由于硅制造基礎設施已經(jīng)完善,開發(fā)人員可以使用基于硅的量子位更輕松地大規(guī)模生產(chǎn)量子計算機。然而,硅量子位尚未在整個晶圓上制造。

為了解決這個問題,英特爾在 10 月初宣布了生產(chǎn)硅基量子比特的新里程碑。

 

該公司報告了迄今為止業(yè)界最高的硅量子比特產(chǎn)量和均勻性。在英特爾位于俄勒岡州的晶體管研發(fā)中心,研究團隊創(chuàng)造了世界上最大的電子自旋裝置,在整個 300 毫米硅晶片的每個位置都包含一個電子??偟膩碚f,該設備由 900 多個單量子點和最后一個電子處的 400 多個雙點組成。同樣重要的是,該設備采用極紫外 (EUV) 光刻技術制造,整個晶圓的成品率達到 95%。

這種提高的產(chǎn)量和均勻性標志著量子硬件商業(yè)化的一個重要里程碑,表明制造過程更加可靠和經(jīng)濟。

 

在單個芯片上最大化量子設備

傳統(tǒng)的微處理器包含數(shù)十億個晶體管,但只需要數(shù)百個 I/O。研究人員仍在努力弄清楚如何在量子領域實現(xiàn)同樣的行為。前進的道路可能在于將量子和傳統(tǒng)電子學集成在同一芯片上。

在這一追求中,總部位于英國的 Quantum Motion 宣布,它在單個硅芯片上實現(xiàn)了量子器件測量的世界紀錄。該芯片名為 Bloomsbury,面積為 3×3 mm2?,?由一家未具名的一級鑄造廠采用與標準半導體相同的制造工藝制造。

 

然而,與標準半導體不同,布盧姆斯伯里將數(shù)千個量子點設備與傳統(tǒng)電子設備集成在同一芯片上。該芯片在低溫下運行,使用量子點技術來控制單個電子的自旋以充當量子位。

從經(jīng)濟的角度來看,這個消息意義重大,因為它證明了使用現(xiàn)有的硅制造工藝用于未來量子硬件的可行性。從技術上講,該團隊將 1,024 個量子點集成到小于 0.1 mm?2的區(qū)域中具有重要意義。

 

現(xiàn)成的量子硬件上市

打算建造量子計算機的公司需要量子位,但這些開發(fā)人員自己生產(chǎn)這個重要而復雜的組件通常很昂貴。這就是為什么現(xiàn)成的量子硬件也是量子商業(yè)化難題的重要組成部分。

去年,總部位于荷蘭的量子計算初創(chuàng)公司 QuantWare 推出了首款商用超導量子處理器(QPU)。雖然到目前為止量子處理器僅供谷歌和 IBM 等大公司使用,但 QuantWare 希望以合理的成本向研究人員和公司提供超導 QPU——加速量子計算機的市場化進程。QuantWare 目前提供一種量子限制行波參量放大器 Crescendo;五量子位 QPU,Soprano;和一個 25 量子位 QPU,Contralto。

 

QuantWare 聯(lián)合創(chuàng)始人 Matthijs Rijlaarsdam 將該公司的五量子比特 Soprano QPU 對量子市場的影響與英特爾 4004 對半導體業(yè)務的影響進行了比較。由于超導量子位具有高度可擴展性和可定制性,Rijlaarsdam 認為超導 QPU 是近期量子計算應用的首選。

 

商業(yè)化之路

雖然量子計算可以徹底改變我們所知道的計算方式,但該技術距離大規(guī)模生產(chǎn)還很遙遠。對建筑和制造業(yè)的擔憂仍然困擾著行業(yè)參與者。

過去,量子計算機只能在 -273°C 左右運行——這個溫度比外太空的溫度還要低。研究人員一直在研究可以在室溫下運行的量子位或“熱量子位”,以解決這個問題。澳大利亞-德國初創(chuàng)公司 Quantum Brilliance 正在使用不需要絕對零溫度即可運行的基于金剛石的量子加速器,允許開發(fā)人員將量子硬件從溫控實驗室?guī)У浆F(xiàn)場。

根據(jù)福布斯撰稿人杰里米希爾頓的說法,三個關鍵指標表明量子技術的商業(yè)可行性即將到來:量子技術的早期采用者激增,量子先驅的崛起以及提供軟件和咨詢資源的量子支持者生態(tài)系統(tǒng)的不斷壯大。

英特爾、Quantum Motion 和 QuantWare 等許多公司表明,雖然量子商業(yè)化的道路是漫長的,但可用的量子硬件已經(jīng)在早期采用者中出現(xiàn)。更廣泛的采用可能是未來幾年可擴展生產(chǎn)和基礎設施支持的問題。