英特尔：量子计算技术的多样性阻碍了多方合作

光子盒研究院出品

最近，英特尔实验室的量子硬件总监Jim Clarke在接受采访时表示[1]，量子计算被视为需要几代人为之奋斗的技术，赢家的战利品是巨大的，但技术的多样性正在阻碍合作：目前有接近五到六种量子计算技术正在开发中，它们都需要不同程度的专业知识或系统优化。“这使得在这些不同的项目中很难有共同的技术需求。”Clarke说。

英特尔的量子比特是自旋量子比特，与其他包括超导量子比特的技术不同，而后者正被谷歌和IBM等公司追逐。最近宣布通过戴尔提供量子计算服务的IonQ公司正在研究捕获离子量子比特。

“公司将量子视为未来100年的技术，他们对分享战利品感兴趣。但这些公司对(一起)工作不感兴趣。我认为这可能是其中的一个缺陷：没有任何跨行业的合作。”Clarke表示，这与传统芯片市场在SEMATECH的推动下的演变不同，SEMATECH是美国国防高级研究计划局（DARPA）支持的孵化器，芯片技术在这里被开发和测试，获胜者被广泛采用。“我们把所有这些公司聚集在一起，共同研究有竞争力的想法。一旦你通过这场预赛有了一个想法，接受这个想法、采纳它并迅速优化它的人就是赢家，”Clarke说。

英特尔正在努力创造其通用的量子计算机，上个月在其现有的工厂中生产了稳定的量子点。到明年，公司希望将其12量子比特的硬件系统提供给公众，以便开发者可以开始编写应用程序。

英特尔具有大规模制造的优势，因为它已经表明可以在现有的工厂中制造量子芯片。“我们的理念是使我们的量子比特与晶体管完全一样。如果我们能使这两个技术越接近，无论是在制造和设计方面......还是在布局方面，这对我们来说就越容易。”Clarke说。

除了量子处理器，英特尔的量子组合还包括名为Horse Ridge的控制器和包括编译器、运行时、映射器和调度器在内的软件开发套件，它还有一个量子模拟器来对计算环境进行采样。英特尔的下一步是升级量子模拟器，这是该公司计划交付的自旋量子比特硬件。

量子计算机硬件开发商在很大程度上是相互独立的，并专注于他们自己的技术；但事实并非总是如此。大约九年前，作为最早的量子硬件开发商，IBM和D-Wave发生了一场公开辩论，对量子计算的概念本身提出了质疑。

IBM在2014年的一篇论文[2]中认为，D-Wave的量子退火系统在科学上不应该被归类为量子计算机，而D-Wave对此进行了反驳。正在开发超导量子比特的IBM最终不得不道歉，承认D-Wave的系统是一种量子计算机。

D-Wave是量子退火系统的先驱者，该系统专门用于优化。另一方面，IBM正致力于建立一个具有纠错功能的通用量子计算机，研究人员表示这将需要至少100万个量子比特。但此后技术发展和研究不断发展，人们认识到量子硬件和拓扑结构将是多样化的，不同类型的系统可以解决不同类型的问题。

各国政府现在正试图给混乱的量子计算行业带来一些秩序，以扩大市场和维护国家安全。美国、中国和欧洲已经把量子计算列入了他们的优先技术清单，以确保量子技术在国内，能够像人工智能和高性能计算芯片一样。

2018年《国家量子倡议法案》[3]促进了70个组织的量子研究和合作，其中包括学术界和私营部门的公司。该倡议还优先开发算法，以保护美国的基础设施免受来自量子系统的网络攻击，这些系统可以在几秒钟内打破目前的加密方案。目前，美国国家标准和技术研究院（NIST）正在测试由英特尔、微软和IBM等公司开发的抗量子算法；阿贡国家实验室正在通过其Q-NEXT计划[4]测试许多公司的量子硬件和软件技术，该计划将英特尔、IBM、微软、ColdQuanta和其他公司列为成员。

欧盟资助的欧洲高性能计算联合项目（EuroHPC JU）今年10月宣布，它将在捷克、德国、西班牙、法国、意大利和波兰部署量子计算机。这些系统将被插入欧洲大陆更广泛的超级计算网络中。该部署将于2023年下半年完成，花费大约1亿欧元。

据《自然》杂志的一篇文章称[5]，上个月，中国“二十大”报告将开发本地量子计算技术列为他的首要任务之一。

金融、医药和交通领域的知名公司正在测试量子芯片或模拟器，以找到应用的最佳量子比特类型。

但围绕着量子计算资源的混乱催生了像Classiq这样的公司，它有一个软件开发平台，所以客户可以在不了解硬件的情况下编写量子应用。由HPE资助的Classiq公司软件还允许用户对量子系统进行基准测试，可以与经典硬件或其他量子硬件相比较，这样他们就可以找到最好的量子比特；然后，客户可以部署应用程序，在不学习新语言或数据集的情况下获得结果。

“11月初在达拉斯举行的SC22会议上，”Classiq公司的技术市场经理Erik Garcell说：“业界以汇编语言编程，任何曾经以汇编水平编程的人都知道，这不是一件可行的事情。”

“我们想帮助我们的用户，让他们不必提前决定将在哪个硬件上运行，或者学习哪个汇编语言程序。我们希望他们建立高效的量子电路，然后决定是在AWS还是IBM上运行。”

参考链接：

[1]https://www.hpcwire.com/2022/11/28/quantum-riches-and-hardware-diversity-are-discouraging-collaboration/

[2]https://arxiv.org/pdf/1401.7087v1.pdf

[3]https://www.quantum.gov/

[4]https://q-next.org/

[5]https://www.nature.com/articles/d41586-022-03414-z

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