當地時間11月10日,因在量子計算領域取得突破性成就而獲得2025年諾貝爾物理學獎的約翰·M·馬蒂尼斯(John M. Martinis)和慧與公司(HPE)及多家晶片企業聯合成立聯盟,計畫打造一款實用、可量產的量子超級電腦。
據路透社報導,馬蒂尼斯新成立的量子規模化聯盟(Quantum Scaling Alliance)旨在研發實用可量產的量子超級電腦,目標是利用現有成熟工具生產量子電腦,這類工具每年能為智能手機、筆記本電腦或人工智慧伺服器製造數億顆晶片。
改變“手工定制”生產
量子計算被視為未來科技革命的核心領域之一。量子電腦有望解決化學、醫學等領域的複雜問題,這類問題若交由經典電腦處理,可能需要數千年時間。IBM、微軟和穀歌等科技巨頭均競相研發該技術。但由小團隊一次製造一臺量子電腦,這樣的努力在很大程度上是一次性的。
馬蒂尼斯在採訪中表示,自20世紀80年代該領域起步以來,依靠量子比特工作的量子晶片一直以“手工定制方式”生產,每次僅能小批量製造。“目前來看,我們認為是時候轉向更標準化的專業模式了,也就是運用高度精密的工具。”
此次新成立的聯盟成員包括半導體和顯示設備供應商應用材料公司(Applied Materials)、晶片自動化設計和晶片介面IP供應商新思科技(Synopsys)等企業,他們將幫助打造更大規模、性能更穩定的量子晶片。其他成員還包括量子計算軟體公司1QBit、量子初創公司Quantum Machines、量子計算軟體開發商Riverlane,以及威斯康星大學。
隨著量子晶片規模擴大,它們需要與經典電腦深度結合,校正可能干擾量子電路運行的誤差。但將經典電腦與HPE等企業生產的現有超級電腦整合並非易事,行業內缺乏統一的集成標準。
“人們天真地認為,只要擁有數百個量子比特的系統,或者能將規模擴大到數千個,就能進一步擴展到數百萬個,但事實並非如此。”HPE公司2015年從惠普(HP)拆分,HPE量子團隊負責人、技術專家馬蘇德·莫赫塞尼(Masoud Mohseni)表示,在每一個量子比特規模階段都會面臨新的挑戰。去年莫赫塞尼曾與馬蒂尼斯及其他30多位研究人員共同制定了相關集成藍圖,該聯盟將把這一計畫付諸實踐。
挑戰在於系統工程
今年10月,瑞典皇家科學院將2025年諾貝爾物理學獎授予科學家約翰·克拉克(John Clarke)、米歇爾·H·德沃雷特(Michel H. Devoret)和馬蒂尼斯,以表彰他們“發現電路中的宏觀量子力學隧道效應和能量量子化”。
馬蒂尼斯出生於1958年,是超導量子計算領域的標誌性人物,他曾是穀歌超導量子計算團隊的領導者, 2014年至2020年擔任穀歌量子AI團隊的硬體負責人,在工程化和量子計算的落地應用上有更為突出的貢獻。
2022年,馬蒂尼斯聯合創辦了量子計算硬體初創公司Qolab,計畫打造世界上第一臺可正常運行的量子電腦。該初創公司認為,半導體行業掌握著打造實用量子電腦的關鍵,即通過實現高質量量子比特的大規模製造就能達成這一目標。
“自從離開穀歌創辦自己的公司後,我一直秉持一個核心觀點:打造量子電腦比科學家們預想的要更難一些,關鍵問題在於系統工程。”馬蒂尼斯在獲得諾獎後表示,打造量子電腦的挑戰有很多,“建造一臺高性能電腦本身就極具難度。所以我們目前重點攻關的是量子比特的製造環節,力求做到比現有水準好得多。”
“我很享受在學術界的時光,甚至在穀歌從事相關研究時也很愉快。但現在我更熱衷於從實際角度思考。要讓量子電腦真正落地,我們需要做哪些具體工作,需要與哪些領域的人合作,才能把所有環節整合起來,以經濟高效、具備商業可行性的方式造出量子電腦。”
來源:中國科學報