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Quantum Inside: Intel fabrica un nuevo chip exótico
Intel
Intel ha comenzado a fabricar chips para computadoras cuánticas.
El nuevo hardware es demasiado débil para hacer mucho trabajo real, pero ofrece una fuerte señal de que la tecnología está cada vez más cerca de las aplicaciones del mundo real. Estamos [moviendo] la computación cuántica del espacio académico al espacio de los semiconductores, dice Jim Clarke, director de hardware cuántico de Intel.
Mientras que las computadoras normales almacenan y manipulan datos mediante la representación binaria 1 arena 0 s, una computadora cuántica usa bits cuánticos o qubits, explotando fenómenos cuánticos para representar datos en más de un estado a la vez. Esto hace posible calcular información de una manera fundamentalmente diferente y realizar algunos cálculos paralelos en el mismo tiempo que llevaría realizar uno solo.
La computación cuántica ha sido durante mucho tiempo una curiosidad académica y existen enormes desafíos para manejar la información cuántica de manera confiable. Sin embargo, ahora crece la sensación de que la tecnología podría surgir de los laboratorios de investigación en cuestión de años (ver 10 Tecnologías innovadoras 2017: Computadores cuánticos prácticos).
El chip cuántico de Intel utiliza qubits superconductores. El enfoque se basa en un diseño de circuito eléctrico existente, pero utiliza un fenómeno electrónico fundamentalmente diferente que solo funciona a temperaturas muy bajas. El chip, que puede manejar 17 qubits, fue desarrollado durante los últimos 18 meses por investigadores en un laboratorio en Oregón y está siendo fabricado en una instalación de Intel en Arizona.
El trabajo se realizó en colaboración con QuTech , una empresa holandesa surgida de la Universidad de Delft que se especializa en computación cuántica. QuTech ha logrado un progreso significativo en los últimos años hacia el desarrollo de qubits más estables. Intel invirtió $50 millones en QuTech en 2015.
Los investigadores de Intel adaptaron el diseño del procesador flip chip de 300 nanómetros existente de la empresa para respaldar la delicadeza del procesamiento cuántico. Esto significa que los procesadores deben funcionar a temperaturas muy bajas y deben ser impermeables a las interferencias de radiofrecuencia. Los cúbits son estables solo en frío extremo y los investigadores modificaron los materiales, el diseño del circuito y las conexiones entre los diferentes componentes.
Intel no es la única empresa que trabaja para hacer práctica la computación cuántica. Google, IBM, Microsoft y otros también están presionando para desarrollar la primera máquina cuántica capaz de realizar un trabajo real.
Intel llegó relativamente tarde al juego, pero la compañía está apostando a que su experiencia en fabricación puede ayudarla a alcanzar o superar a sus rivales. Clarke dice que la empresa decidió centrarse en la computación cuántica en 2014, pensando que podría acelerar el progreso utilizando los métodos de fabricación existentes. Intel es el único jugador que tiene tecnologías avanzadas de fabricación y empaque, dice (ver Intel apuesta a que puede convertir el silicio cotidiano en el material maravilloso de la computación cuántica).
A medida que aumentan las capacidades de los chips cuánticos, estos dispositivos deberían alcanzar un punto de inflexión en el que ciertos tipos de cálculos pueden ser mucho más rápidos. Esto debería afectar de manera más inmediata a campos como la química y la ciencia de los materiales al permitir un modelado molecular inmensamente complejo. Pero las nuevas capacidades también podrían generar una variedad de nuevas ideas.
Últimamente, ha habido cierta esperanza de que la computación cuántica pueda usarse para acelerar el aprendizaje automático. Se han propuesto varios algoritmos nuevos para aprendizaje automático cuántico , pero con cada uno, persisten desafíos significativos.
Jim Held, director de tecnologías emergentes de Intel Labs, dice que la compañía está explorando algoritmos junto con su investigación sobre hardware. Creemos que hay avances importantes en tener algoritmos híbridos que pueden usar lo mejor de las capacidades clásicas con las fortalezas de las computadoras cuánticas, dice.
hartmut neven , que lidera el proyecto de computación cuántica de Google, ha dicho que la compañía construirá un sistema de 49 qubits para el próximo año. En ese punto, la máquina sería capaz de realizar cálculos que no podrían simularse en una supercomputadora convencional, un punto de referencia conocido como supremacía cuántica .