211service.com
Quantum Inside: Intel produceert een exotische nieuwe chip
Intel
Intel is begonnen met de productie van chips voor kwantumcomputers.
De nieuwe hardware is te zwak om veel echt werk te doen, maar het geeft een sterk signaal dat de technologie steeds dichter bij echte toepassingen komt. We [verplaatsen] kwantumcomputing van de academische ruimte naar de halfgeleiderruimte, zegt Jim Clarke, directeur kwantumhardware bij Intel.
Terwijl gewone computers gegevens opslaan en manipuleren door binair weer te geven, een s en 0 s, een kwantumcomputer gebruikt kwantumbits of qubits en gebruikt kwantumverschijnselen om gegevens in meer dan één toestand tegelijk weer te geven. Dit maakt het mogelijk om informatie op een fundamenteel andere manier te berekenen en om enkele parallelle berekeningen uit te voeren in dezelfde tijd die nodig is om een enkele uit te voeren.
Quantum computing is lange tijd een academische curiositeit geweest en er zijn enorme uitdagingen om op betrouwbare wijze met kwantuminformatie om te gaan. Het besef groeit echter dat de technologie binnen enkele jaren uit onderzoekslaboratoria zou kunnen komen (zie 10 Breakthrough Technologies 2017: Practical Quantum Computers).
De kwantumchip van Intel maakt gebruik van supergeleidende qubits. De aanpak bouwt voort op een bestaand elektrisch circuitontwerp, maar maakt gebruik van een fundamenteel ander elektronisch fenomeen dat alleen werkt bij zeer lage temperaturen. De chip, die 17 qubits aankan, is de afgelopen 18 maanden ontwikkeld door onderzoekers in een laboratorium in Oregon en wordt vervaardigd in een Intel-faciliteit in Arizona.
De werkzaamheden zijn uitgevoerd in samenwerking met QuTech , een Nederlands bedrijf voortgekomen uit de Universiteit van Delft dat gespecialiseerd is in quantum computing. QuTech heeft de afgelopen jaren aanzienlijke vooruitgang geboekt in de richting van het ontwikkelen van stabielere qubits. Intel investeerde in 2015 $ 50 miljoen in QuTech.
De Intel-onderzoekers pasten het bestaande 300-nanometer flip-chip-processorontwerp van het bedrijf aan om de delicatesse van kwantumverwerking te ondersteunen. Dit betekent dat de processors moeten werken bij superlage temperaturen en ongevoelig moeten zijn voor radiofrequentie-interferentie. De qubits zijn alleen stabiel bij extreme kou en de onderzoekers hebben de materialen, het circuitontwerp en de verbindingen tussen verschillende componenten aangepast.
Intel is niet het enige bedrijf dat bezig is om quantum computing praktisch te maken. Google, IBM, Microsoft en anderen streven ook naar de ontwikkeling van de eerste kwantummachine die echt werk kan uitvoeren.
Intel is relatief laat met het spel, maar het bedrijf gokt erop dat zijn fabricage-expertise hem kan helpen zijn rivalen in te halen of te overtreffen. Clarke zegt dat het bedrijf ervoor koos om zich in 2014 te concentreren op kwantumcomputing, in de veronderstelling dat het de vooruitgang zou kunnen versnellen met behulp van bestaande productiemethoden. Intel is de enige speler met geavanceerde productie- en verpakkingstechnologieën, zegt hij (zie Intel wedt dat het alledaagse silicium kan veranderen in het wondermateriaal van Quantum Computing).
Naarmate de mogelijkheden van kwantumchips toenemen, zouden deze apparaten een omslagpunt moeten bereiken waar bepaalde soorten berekeningen veel sneller kunnen gaan. Dit zou gebieden als scheikunde en materiaalkunde het meest onmiddellijk moeten beïnvloeden door enorm complexe moleculaire modellering mogelijk te maken. Maar de nieuwe mogelijkheden kunnen ook een reeks nieuwe ideeën opleveren.
De laatste tijd is er enige hoop dat kwantumcomputing kan worden gebruikt om machine learning te versnellen. Er zijn verschillende nieuwe algoritmen voorgesteld voor kwantummachine leren , maar bij elk blijven er aanzienlijke uitdagingen bestaan.
Jim Held, directeur opkomende technologieën bij Intel Labs, zegt dat het bedrijf algoritmen onderzoekt naast zijn onderzoek naar hardware. We denken dat er grote ontwikkelingen zijn in het hebben van hybride algoritmen die het beste van klassieke mogelijkheden kunnen gebruiken met de sterke punten van kwantumcomputers, zegt hij.
Hartmut Neven , die het quantum computing-project van Google leidt, heeft gezegd dat het bedrijf volgend jaar een systeem van 49 qubit zal bouwen. Op dat moment zou de machine berekeningen kunnen uitvoeren die niet kunnen worden gesimuleerd op een conventionele supercomputer, een benchmark waarnaar wordt verwezen als kwantum suprematie .