光子盒研究院出品

英特尔是量子计算的积极参与者，但很长一段时间，英特尔没有向用户提供一款可以使用的量子处理器。在10月的英特尔创新大会上，随着量子SDK(软件开发套件)测试版的发布，英特尔加入IBM、谷歌的行列，成为一家全栈量子计算公司。

英特尔量子SDK包括一个基于C++的直观用户界面、一个基于底层虚拟机(LLVM)的编译器工具链、一个针对执行混合量子经典算法而优化的量子运行时环境，以及一个高性能的英特尔量子模拟器(IQS)量子比特目标后端。未来的版本还将采用不同的目标后端，包括量子点量子比特模拟器，最终将提供英特尔量子点量子比特设备。

近日，英特尔的量子硬件总监JamesClarke谈论了英特尔的量子战略，英特尔表示，自己在人们熟悉的兔子和乌龟的寓言中扮演着乌龟的角色。Clarke说：“我不相信量子计算明天就将改变世界，我也不相信它将永远不会发生。我相信它将以类似于半导体行业创新的节奏发生。”

JamesClarke

问：为什么英特尔是对的，而那些吹嘘量子计算更早取得突破的人是错的？

JamesClarke

从计算机的历史说起，第一台通用计算机是ENIAC。它是在二战结束前开始研发，但直到二战结束后才开始使用；它的目的是计算火炮的弹道。它有几千个真空管，可以看到它在布线和操作方面的样子，并持续了大约10年。直到ENIAC几年后，才有了第一个晶体管；我可以把它称为微观的，但实际上，人们几乎可以用肉眼看到它。这之后，便是微电子行业的开始。但直到年，才有了第一个集成电路，也就是第一个单片硬件。

ENIAC系统

JamesClarke

RobertNoyce是集成电路的发明人之一，也是英特尔的创始人之一。直到13年后，我们才有了英特尔，这被普遍认为是第一个微处理器，上面有个晶体管；这是摩尔定律的开始。从那里到一百万个晶体管，直到年左右，才在一个芯片上实现了一百万个晶体管。我将它与量子计算相提并论，是因为大多数人都认为，将需要大约一百万个量子比特来提供商业上可行的产品。例如，可以破解（安全）代码的东西，大约需要一百万个量子比特。这里，从第一个晶体管到第一个百万晶体管芯片花了43年。

那些认为我们可以从几十个量子比特发展到有商业量子优势的水平的人是错误的；我认为这个时间框架可能与（微电子）的时间框架相当。不过，考虑到（量子）界自90年代末以来一直以多种形式进行研究，有人认为从现在开始的10到15年内，我们会实现商业量子优势也不是没有道理的。

问：每一种量子比特技术都宣称有独特的优势，如保真度、切换速度、可扩展性等。英特尔的量子比特有什么特别之处？

JamesClarke

我们的量子比特与其他技术路线不同。例如，IBM、谷歌或其他正在做超导量子比特的公司，而我们在硅中做自旋量子比特：它们看起来很像一个晶体管。我们正在做的是将量子比特的

0?和

1?编码为单个电子的自旋；我们本质上是在制造单电子晶体管。我们在英特尔最大的工厂里做这个，即位于俄勒冈州希尔斯伯勒的RP1工厂和D1工厂。我们在那里做最新的CMOS或逻辑芯片。一旦有了量子比特，将需要控制这些量子比特：将信号送入并读出量子比特的状态。我们有两种方法做到这一点：第一种是我们使用基于英特尔FPGA的室温控制电子器件来制作控制箱。

英特尔基于硅的量子比特

JamesClarke

然而，让许多电线（从控制箱）进入稀释制冷机来控制芯片是有点站不住脚的。我们要做的是把我们的控制电子装置放在非常接近制冷机中的量子比特芯片的地方。这就是HorseRidge系列芯片。我们优化了我们的设计，使其在4开尔文的条件下发挥性能，也就是绝对零度以上的四度，即.15℃。现在，我们正在开发第二代，并有一些今天正在测试的这种芯片的衍生品。

但这还不够。英特尔不仅擅长制造，我们也擅长架构。因此，我们需要一个量子架构，我们在堆栈的底部有编译器、运行时间、处理器。今天，我们有英特尔的量子模拟器。英特尔实际上是最早拥有量子模拟器的公司之一，而且它是开源的。它模拟了抽象的量子比特。在10月初的英特尔创新活动上，我们推出了英特尔量子软件开发者工具包（SDK）。我们正开始与开发人员和外部合作伙伴就我们的软件套件进行接触。现在，英特尔可以模拟更多、更好的量子比特，开发人员也正在以一种不同于其他的方式做事情，这些开发人员可以接触到系统将如何工作。稍后，我们将实现实际自旋量子比特的模拟。在年，我们将用实际的自旋量子比特硬件将一切联系起来。

据我所知，很少，也许只有一家公司能够在内部完成所有这些工作，而不必与其他公司合作来实现其中的一部分，无论是制造、控制还是架构。

问：成为一个全栈式的量子公司是否有必要，甚至是最好的方法？

JamesClarke

实际上，这是一个很好的问题。我可以说两件事。当然，英特尔作为一个IDM（集成设备制造商），认为传统晶体管的工艺控制和架构的共同优化提供了性能优势。我们同样这样看待量子技术。例如，现在可能有10种不同类型的量子比特，也许有5或6种被经常谈论。想象一下，如果有一家公司只专注于软件，他们要想拥有一个商业模式，就必须同样

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