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Intel apuesta a que puede convertir el silicio cotidiano en el maravilloso material de la computación cuántica
Los investigadores de TU Delft en los Países Bajos utilizan equipos como este para probar dispositivos de computación cuántica a temperaturas superfrías, en colaboración con el fabricante de chips Intel.
A veces, la solución a un problema te está mirando a la cara todo el tiempo. El fabricante de chips Intel está apostando a que eso será cierto en la carrera por construir computadoras cuánticas, máquinas que deberían ofrecer una inmensa potencia de procesamiento al explotar las rarezas de la mecánica cuántica.
Los competidores IBM, Microsoft y Google están desarrollando componentes cuánticos que son diferentes de los que procesan datos en las computadoras actuales. Pero Intel está tratando de adaptar el caballo de batalla de las computadoras existentes, el transistor de silicio, para la tarea.
Intel tiene un equipo de ingenieros de hardware cuántico en Portland, Oregón, que colaboran con investigadores en los Países Bajos, en TU Delft. Instituto de investigación cuántica QuTech , bajo una subvención de $50 millones establecida el año pasado. A principios de este mes, el grupo de Intel informó que ahora pueden superponer el silicio ultrapuro necesario para una computadora cuántica en las obleas estándar utilizadas en las fábricas de chips.
Esta estrategia convierte a Intel en un caso atípico entre la industria y los grupos académicos que trabajan en qubits, ya que se conocen los componentes básicos necesarios para las computadoras cuánticas. Otras empresas pueden ejecutar código en prototipos de chips con varios qubits hechos de circuitos superconductores (ver Quantum Dream Machine de Google). Nadie ha avanzado tanto en qubits de silicio hasta ahora.
Sin embargo, una computadora cuántica necesitaría tener miles o millones de qubits para ser ampliamente útil. Y Jim Clarke, quien lidera el proyecto de Intel como director de hardware cuántico, argumenta que es más probable que los qubits de silicio lleguen a ese punto (aunque Intel también está investigando sobre los qubits superconductores). Una cosa a favor del silicio, dice: la experiencia y el equipo utilizados para fabricar chips convencionales con miles de millones de transistores idénticos deberían permitir trabajar en el perfeccionamiento y la ampliación de los qubits de silicio para progresar rápidamente.
Los qubits de silicio de Intel representan datos en una propiedad cuántica llamada giro de un solo electrón atrapado dentro de una versión modificada de los transistores en sus chips comerciales existentes. La esperanza es que si fabricamos los mejores transistores, con algunos cambios de material y diseño podamos hacer los mejores qubits, dice Clarke.
Otra razón para trabajar con qubits de silicio es que deberían ser más confiables que los equivalentes superconductores. Aún así, todos los qubits son propensos a errores porque funcionan con datos utilizando efectos cuánticos muy débiles (consulte Los investigadores de Google hacen que los componentes cuánticos sean más confiables).
El nuevo proceso que ayuda a Intel a experimentar con qubits de silicio en obleas de chip estándar, desarrollado con las empresas de materiales Urenco y Air Liquide, debería ayudar a acelerar su investigación, dice Andrés Dzurak , que trabaja en qubits de silicio en la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia. Para llegar a cientos de miles de qubits, necesitaremos una increíble confiabilidad de ingeniería, y ese es el sello distintivo de la industria de los semiconductores, dice.
Las empresas que desarrollan qubits superconductores también los fabrican utilizando métodos de fabricación de chips existentes. Pero los dispositivos resultantes son más grandes que los transistores y no existe una plantilla sobre cómo fabricarlos y empaquetarlos en grandes cantidades, dice Dzurak.
Chad Rigetti, fundador y director ejecutivo de Rigetti Computing, una startup que trabaja en qubits superconductores similares a los que están desarrollando Google e IBM, está de acuerdo en que esto presenta un desafío. Pero argumenta que la ventaja inicial de la tecnología que eligió le brindará mucho tiempo y recursos para abordar el problema.
Tanto Google como Rigetti han dicho que en solo unos años podrían construir un chip cuántico con decenas o cientos de qubits que supere drásticamente a las computadoras convencionales en ciertos problemas, incluso haciendo un trabajo útil en problemas de química o aprendizaje automático.