在开发了芯片控制器,然后推出了开发套件之后,英特尔终于推出了首款公共量子处理器。这款处理器名为 Tunnel Falls,只有 12 个自旋量子位,有望比超导竞争对手更快地提高功率。
英特尔终于在量子领域戴上了手套! “经典”PC 芯片的冠军今天宣布推出量子处理器 Tunnel Falls。一个只有 12 个量子位的芯片,因此比 IBM 的芯片要温和得多:去年年底推出的 Osprey 展示了首批 433 个量子位,而计划今年推出的 Condor 将展示 1121 个量子位。但英特尔通过其硬件部门负责人詹姆斯·克拉克 (James Clarke) 保证,“现在是开始扔筹码的好时机。商业量子处理器确实需要数百万个量子位。我们非常清楚如何提升»。
英特尔确信自己掌握的优势在于其量子位的性质。如果其芯片上的 12 个“量子点”(进一步阅读)看起来不起眼,那么它们隐藏了一个潜在的优势:它们是使用 CMOS 方法生产的,整个经典半导体行业都使用这些方法来生产传感器或处理器。在此请了解,英特尔打算利用其专业知识和工业设备进行大批量生产(和高产量!),从而能够发挥作用。
采用当前半导体工业工艺蚀刻的芯片
在演讲中,英特尔展示了一张有趣的幻灯片,总结了不同类型的量子处理器。英特尔尤其捍卫其技术选择,并将其视为相对于其他公司的比较优势。虽然 IBM 或谷歌等大公司选择了所谓的超导量子位技术,但英特尔选择了自旋量子位。依赖于传统半导体制造的芯片设计。也就是说,这些处理器与“普通”处理器一样都是由硅晶圆生产的。
另请阅读:晶圆的所有秘密,所有芯片基础上的神奇晶圆(2023 年 2 月)
«我们将向学术界提供的 Tunnel Falls 芯片是在俄勒冈州最先进的 D1X 工厂生产的。我们专门配备了整条生产线和最先进的机器来大量生产这些芯片“詹姆斯·克拉克解释道。这对他来说是技术的一大优势。 “驱动量子的项目还有很多,比如纠错等。但在英特尔,我们坚信,只有等到我们拥有达到数百万量子位量级的机器时,我们才会变得有趣。在我们看来,我们对硅芯片大规模生产的掌握是一项重要资产»,总工程师保证道。
必须指出的是,据我们所知,英特尔对其量子位生产的良率进行了非常明确的沟通。 “我们的大规模生产专业知识是我们的优势»,詹姆斯·克拉克坚持说。 “我们的量子芯片采用最先进的 EUV 工艺在 300 毫米晶圆上制造。 Tunnel Falls 已显示出 95% 的功能量子位产量»,他兴奋地说。他补充说,自旋量子位技术本身就是一个优势。 “降低超导量子位的温度以对其进行测试需要大约三天的时间。我们可以使用自旋量子位处理器在一天内完成此任务。这又是一个非常重要的优势“,他保证道。
简而言之:英特尔声称能够生产更多量子位并更快地测试量子位。时间和效率的节省,机械地转化为链条末端的财务节省。
从量子点到量子位
Tunnel Falls 是英特尔实验室推出的第一款处理器,最初的目的是“致所有想要测试它并与我们一起前进的大学“,英特尔解释道。因此,其数量不多的量子比特并不是一个障碍,因为它的存在是为了扫清障碍——而它的后继者也紧随其后,“下一代芯片目前正在流产(1)”,J. Clarke 解释道。
另请阅读: 英特尔推出第二代量子处理器控制器 Horse Ridge II(2020年12月)
除了体力工作(制冷)、控制(英特尔有自己的芯片Horse Ridge 2)甚至软件开发(得益于英特尔年初推出的SDK)等维度外,该公司还希望学术界能够正如英特尔高级量子硬件工程师 Ravi Pillarisetty 向我们解释的那样,了解发挥芯片潜力的最佳方式很有帮助。 “我们希望我们的学术合作伙伴能够帮助我们集成芯片。它的保真度、错误率、缺陷等如何?无论是在物理学本身还是所获得的结果方面。以某种方式帮助我们知道在最需要的地方部署最多的能源和资源», 专家解释。
«此外,我们希望确定使用量子点的最有意义的方式。您需要将它们视为控制单个电子的晶体管。然而,有几种方法可以控制它们:将每个量子点视为单个量子位,或者将它们耦合成两个、三个或四个以形成组。例如,为了即时纠正错误»,研究员工程师解释道。
(1):流片是指生产出第一批芯片。用于纠正和验证制造方法的芯片。
最初的目标是大学
如果英特尔首次对其量子战略充满信心,这并不意味着美国人认为其量子冒险已经获胜或将是小菜一碟。 “我们的方法是让我们的量子单元像 CPU 一样出现和运行。但我们距离实现这一目标还很远。有很多问题需要解决!无论是如何控制量子点、提高可靠性、映射要应用的纠错,甚至直接将 CMOS 控制元件集成到尽可能靠近芯片的位置以避免当前的错误瓶颈。”,拉维·皮拉里塞蒂说道。 “L路很长,但我们有确保实力崛起的愿景(2)».
他的老板分享了一个观点:“在英特尔,我们相信我们距离为用户带来真正商业价值的商业应用还有 10 到 15 年的时间。»,詹姆斯·克拉克向我们保证。 «量子计算机的历史还处于起步阶段。如果我们要开发所有要素来销售整体交钥匙解决方案,那么目前,硬件开发是第一位的。为此,我们需要大学“,他解释道。在此之前,他认为大学也需要像英特尔这样的参与者。
当被问及该公司向学术界提供的产品的性质时,詹姆斯·克拉克在英特尔的生产能力上增加了一层,据他说,这仍然是一个原始优势。 “设计和生产量子芯片需要消耗大量的时间、金钱和精力。而且回报很糟糕。借助我们的工业设备,我们可以快速向研究人员提供优质芯片。那么谁只需要专注于驯服它们的最佳方法r ».
您告诉我们,芯片的成本怎么样? “不存在钱的问题»,工程师微笑着。 “目前,第一阶段的合作伙伴关系涉及五所大学(威斯康星-麦迪逊、罗切斯特、桑迪亚国家实验室、LPS 和 LQC)。但我们对所有合作持开放态度,并将向任何想要与我们合作的人提供芯片。在量子历史的这个阶段,我们并不是为了赚钱,而是为了加速研究和产业化。» 虽然英特尔在 IBM 之后离开,但它坚信其工业实力将为其带来优势。
(2):采访中表达的不是不可翻译的“scale up”!