又一半导体巨头进军量子计算！AMD曝光新型量子处理器架构

光子盒研究院出品

英特尔是量子计算的重要参与者之一，而现在，它的“死对头”AMD也进入了这个领域。

最近，AMD的一组研究人员已经提交了一项专利申请，旨在寻求一种更高效、更可靠的量子计算架构——采用了传统的多SIMD(单指令流多数据流)方法。

根据申请，AMD正在研究一种系统，旨在使用量子隐形传态来提高量子系统的可靠性，同时减少给定计算所需的量子比特数量。其目的是缓解因系统不稳定引起的扩展问题和计算误差。

在量子开发和实现最终量子优势的道路上有两个主要障碍：可扩展性和稳定性。量子态是一种变化无常的物质，非常敏感，以至于最轻微的影响也会导致退相干。而且随着给定系统中量子比特的增多，量子系统的敏感性往往会增加。

AMD的专利名为“多SIMD量子处理器中用于可靠计算的前瞻性隐形传态”， 旨在以新颖、更高效的方式提高量子稳定性、可扩展性和性能。它描述了一种量子处理区域的量子架构：芯片中容纳或可以容纳量子比特的区域，等待它们进入处理管道。AMD的方法利用量子隐形传态概念，通过实际减少执行复杂计算所需的量子比特数量来改进现有的量子架构。 

AMD提出的量子架构

AMD的设计旨在跨区域传送量子比特，使理论上需要顺序执行的工作负载能够以乱序的方式进行处理。需要说明的是，顺序执行具有一条指令和下一条指令之间的依赖性，这意味着必须按顺序处理工作负载，后面的步骤依赖于前一个步骤被完全处理，并且在芯片可以继续计算之前其结果是已知的。

然而在顺序执行中，有些芯片资源(这里指的是量子比特)会闲置，直到它们需要执行下一个计算步骤为止。另一方面，乱序执行分析给定的工作负载，找出哪些部分依赖于先前的结果，哪些不依赖，并执行不需要先前结果的指令的每一步，从而通过增加并行性来提高性能。 

在量子计算设备中处理量子比特的流程图。

AMD 的专利还包括嵌入到该架构中的前瞻性处理器，任务是分析输入工作负载，预测哪些步骤可以并行处理(以及哪些步骤不能)，并在量子比特之间适当分配工作负载，使用量子隐形传态技术将它们传送到所需的量子处理区域，即基于SIMD的区域。

专利中没有描述这种量子隐形传态是如何发生的，看起来AMD 正在将其保密。也许这不会在实际产品中实现，但它已经表明，AMD 确实在致力于量子计算。尽管AMD无法保证其可以赢得最终比赛的胜利，但至少该公司似乎确实计划成为比赛的一部分。

参考链接：

https://www.tomshardware.com/news/amd-teleportation-quantum-computing-patent

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