思科推量子糾纏晶片 最快五年實現量子運算實用化

據《MarketWatch》周二 (6 日) 報導，思科系統 (Cisco Systems)(CSCO-US) 一直以來致力於打造網路基礎設施，現在則將這項專長應用於量子運算領域，推出一款量子網路糾纏 (quantum network entanglement) 晶片，並設立一座新研究實驗室。

該公司周二宣布了這款晶片原型，稱此晶片將使「量子網路得以擴展」，並可能將量子運算邁向實用化的時間從數十年縮短至 5 到 10 年。

華爾街長期對量子運算何時才能帶來實際效益抱持懷疑。輝達 (Nvidia)(NVDA-US) 執行長黃仁勳年初曾表示，他認為量子電腦實用化仍需約 20 年時間，引發熱議。他之後收回相關說法，並於三月在該公司年度 GPU 技術大會上 (GTC) 舉辦量子日 (Quantum Day) 活動。

不過，一名分析師認為黃仁勳的說法其實正確。研究機構 Radio Free Mobile 創辦人 Richard Windsor 三月在一份報告中指出，「他在一月所說的，只是指出一項明顯事實，即量子運算在未來至少 15 年內，很難成為主要的經濟驅力。」

就思科而言，該公司稱這款晶片可用於連接量子處理器，以應用於材料科學研究與藥物研發等實際用途。

思科副總裁 Vijoy Pandey 表示，「正在開發量子處理器的公司，將可受益於思科的量子網路技術，擴展他們的系統規模。我們現在就著手打造這些基礎設施，就是要幫助整個量子生態系加速發展。」

這款晶片原型是思科與加州大學聖塔芭芭拉分校 (UCSB) 共同開發。思科量子實驗室 (Cisco Quantum Labs) 周二在加州聖塔莫尼卡 (Santa Monica) 正式啟用，供公司研究人員進行量子網路實驗，並開發量子運算其他關鍵元件的原型。

思科表示，此晶片原型能產生一對對的「糾纏光子」，得以實現「無論距離多遠都能瞬間連結」，即量子傳輸 (quantum teleportation)。公司指出，該晶片的優勢包括可與現有電信基礎設施整合，且具能源效率。

在量子運算中，光子 (或光粒子) 可作為量子位元 (qubit) 使用。當量子位元互相連結時，其處理能力遠超過傳統電腦的二進制位元 0 與 1。量子位元能同時處於 0 與 1 的狀態，稱為「疊加」(superposition)。

Pandey 表示，「我們的量子網路策略之所以強大，在於我們同時專注於軟體與硬體的開發。當我們一邊打造晶片這類網路硬體元件，一邊開發完整軟體架構，就能深入理解這些元素如何共同建構完整的量子網路基礎設施。」

此次宣布量子糾纏晶片，是繼 Google(GOOGL-US)、微軟 (Microsoft)(MSFT-US)、亞馬遜 (Amazon)(AMZN-US) 等科技巨頭陸續推出量子晶片後的最新發展。Pandey 表示，未來量子應用將需數百萬個量子位元，但目前的晶片僅具備數百個。

儘管量子運算號稱「以更低成本提供更強大運算力」，Radio Free Mobile 的 Windsor 曾於三月指出，目前發展仍存在諸多挑戰。

他表示，「量子電腦只適用於某些特定任務，如果要用來執行其他類型工作，它們的優勢會瞬間消失，只剩缺點。」

他也點出擴展性上的挑戰，「在單一晶片上增加多個量子位元、降低錯誤率，以及確保整體系統穩定性，仍是一大問題，目前業界對這些問題的解法仍無共識。」

去年 12 月，Google 宣布名為 Willow 的量子晶片，聲稱能「指數級」降低運算錯誤率，這一直是業界長期難題。根據 Google Quantum AI，Willow 完成的某項運算只花了不到 5 分鐘，若以當前最快的超級電腦 Frontier 來執行，將需 10 的 25 次方年 (10 septillion years)。

緊接著，微軟宣布開發出 Majorana 1 晶片，稱該晶片運用了稱作「拓撲超導態」(topological superconductivity) 的全新物質態。亞馬遜則推出 Ocelot 原型晶片，採用「貓量子位元」(cat qubit) 技術，可天然防止「位元翻轉錯誤」，這是量子系統常見的兩大錯誤類型之一。