量子芯：位于聖芭芭拉的加州大學為研制量子位這一裝置而開發的技術将用來在谷歌研制實用的量子計算機。
谷歌即将着手設計與制造用于量子計算機的硬體，這種機器可以利用量子實體學來解決傳統計算機用數百萬年才能解決的問題。
自2009年起，谷歌就一直與聲稱要制造“首台商用的量子計算機”、頗具争議的創業公司“d-wave systems”合作，并且在去年購買了d-wave的一台機器。但今年早些時候釋出的獨立實驗并未發現d-wave的計算機使用量子實體學來解決問題時比傳統機器更有效率的證據。
目前，位于聖芭芭拉市加州大學的約翰·馬提尼斯（john martinis）教授已經加入谷歌，以在大學附近建立一個新的量子硬體實驗室。馬提尼斯會設法在d-wave計算機内做出自己的晶片。
馬提尼斯十多年來一直緻力于開發更可靠的量子計算法，同時建成了一些規模最大、誤差最小的量子位系統。量子位是用來在量子計算機中進行資訊編碼的基本構件。
“我們希望重新思考結構設計，并用一種不同的方式來開發量子位，”對于自己為改良d-wave硬體做出的努力，馬提尼斯如是說道，“我們認為我們是有機會通過開發自己的量子位來改良計算機的。”馬提尼斯已與谷歌和加州大學聖芭芭拉分校達成一緻，使他能夠在學校繼續自己的研究。
對于特定問題，量子計算機會遠快于現有的任何計算機。這是因為，一同運作的量子位可以利用量子力學的奇怪特性迅速地抛棄某個解的錯誤路徑并追蹤導向正确路徑。但量子位卻難以使用，這是因為量子态非常微妙。
克裡斯·門羅（chris monroe）教授上司着馬裡蘭大學的一個量子計算實驗室。對于行業領軍人物之一打算對d-wave這類的設計是否有用這一問題進行研究的新聞，門羅樂見其成。“能讓法律認可的研究者來試一試，我認為這是極大的進步。”門羅表示。
自于2007年首次展示其首台計算機起，d-wave就聲稱自己的計算機具有各種特性，卻沒有給出其批評者認為能夠證明其說法的必要證據，進而激怒了學術研究者。盡管如此，d-wave公司已經獲得了超過1.4億美元的資金，也售出了數台計算機。
d-wave的計算機毫無疑問是可以執行計算的。在2011年釋出的的研究也表明，d-wave的計算機晶片包含量子計算所需要的正确的量子實體學。但其是否以必要的方式利用這一量子實體學來釋放量子計算機所承諾的加速，卻缺乏依據。其可能隻是使用普通實體學來解決問題。
馬提尼斯之前的工作集中于傳統的量子計算法。本年4月，馬提尼斯的實驗室宣布能夠同時運作5個量子位且誤差率相對較低，樹立了本領域的新裡程碑。可以根據手頭的問題配置較大的這種量子位系統，進而運作幾乎所有算法，就像傳統計算機一樣。為了達到實用效果，可能需要數以萬計甚至更多的量子位來建造量子計算機。
d-wave最新計算機的核心晶片有512個量子位，但它們是連接配接到一個不同的、更有限的元件上的。這個元件被稱為量子退火處理機。量子退火處理機隻能針對需要在衆多競争條件中挑出最佳方法的特定問題來運作特定算法——例如，确定城市四周最高效的配送路線。
馬提尼斯是《科學》雜志今年早些時候發表的一篇論文的合著者。該論文是迄今為止對d-wave計算機持有最缜密最獨立視角的論文。論文斷定，在該計算機上運作的實驗沒有“量子加速的依據”。而沒有這一依據，批評者稱，d-wave不過是一台宣傳過度的、古怪的傳統計算機。d-wave公司則反駁道，其計算機實驗介入的問題類型不當，是以未展現出其優勢。
馬提尼斯對d-wave計算機的研究給了他和谷歌對話、獲得新職位的機會。理論和模拟都表明，退火處理機有可能實作量子加速，馬提尼斯認為這一問題尚無定論。“人們正在嘗試弄清一些非常有趣的科學。”他說到。
馬提尼斯認為，他的量子位制造技術能夠讓量子退火處理機更出色。準确地說，他希望做出的處理機的量子能夠更穩定地維持一種被稱為“疊加”的量子态，即在0态和1态同時有效。d-wave計算機的量子位隻能維持幾納米秒的疊加。馬提尼斯則稱，自己已經開發出了能夠維持長達30微秒疊加的量子位。
馬提尼斯将藍寶石晶片上的鋁電路制成量子位，然後将其冷卻至20毫開爾文（millikelvin）——絕對零度之上的分數，這樣它們就變成超導的了。d-wave的晶片需要進行類似的冷卻以便操作，但其電路是由矽片表面上一種被稱為铌的超導材料制成的。馬提尼斯正在将其自己的量子位轉到矽上，并相信d-wave晶片所用的某種電絕緣體材料可能限制了晶片性能。
盡管如此，谷歌并未放棄d-wave。谷歌量子研究負責人在一份線上聲明中表示，兩家公司會繼續合作，當1000量子位的處理器出現時，谷歌的d-wave計算機也會更新至此。
原文釋出時間為：2014-09-11
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