A Intel criou um chip de teste supercondutor de 17-qubit para a QuTech, parceira de pesquisa em computação quântica da companhia na Holanda. O novo chip conta com design único para oferecer melhor desempenho.
A entrega desse chip demonstra o rápido progresso que Intel e QuTech estão fazendo na pesquisa e no desenvolvimento de um sistema de computação quântica funcional. Ela também destaca a importância da ciência dos materiais e da manufatura de semicondutores para transformar a promessa da computação quântica em realidade.
A computação quântica, em essência, é a última palavra em computação paralela, com potencial para resolver problemas que os computadores convencionais hoje não são capazes. Por exemplo, os computadores quânticos podem simular a natureza para realizar avanços na pesquisa em química, ciência dos materiais e modelagem molecular – como ajudar a criar um novo catalisador para isolar o dióxido de carbono, um supercondutor de temperatura ambiente e descobrir novos medicamentos.
No entanto, apesar dos muitos progressos experimentais e conjecturas, existem desafios inerentes para a criação de sistemas quânticos viáveis, em larga escala, que produzam resultados precisos. Tornar os qubits (as peças-base da computação quântica) uniformes e estáveis é um grande obstáculo.
Qubits são extremamente frágeis e qualquer interferência, mesmo não intencional, pode resultar na perda de dados. Isso requer que eles operem a cerca de 20 mil kelvins – 250 vezes mais frio do que a temperatura encontrada no espaço profundo –, e este ambiente extremo de operação torna o empacotamento dos qubits fundamentais para seu funcionamento e desempenho. O Grupo de Pesquisa de Componentes no Oregon e as equipes de Desenvolvimento e Teste de Tecnologia e Montagem (ATTD) da Intel no Arizona estão estendendo os limites da tecnologia de empacotamento e do design de chips para resolver os desafios únicos da computação quântica.
Com tamanho similar a uma moeda de 25 centavos de dólar, os recursos aprimorados de design do novo chip de teste de 17-qubit incluem:
• Nova arquitetura que permite melhor confiabilidade, desempenho térmico e interferência reduzida da radiofrequência entre qubits.
• Um esquema de interconexão escalável que permite entre 10 e 100 vezes mais sinais entrando e saindo do chip quando comparado aos modelos wirebond.
• Processos, materiais e designs avançados que permitem que o empacotamento da Intel seja ampliado para circuitos integrados quânticos, que são muito maiores do que os chips de silício convencionais.
“A nossa pesquisa quântica progrediu a ponto de a QuTech simular cargas de trabalho com algoritmos quânticos, e a Intel está fabricando novos chips qubit para testes regularmente em nossas avançadas fábricas”, afirmou Dr. Michael Mauberry, vice-presidente e gerente-geral da Intel Labs. “Nossa experiência em manufatura e controle de eletrônicos e arquitetura nos dá uma posição de destaque nesse campo e nos será muito útil conforme nos aventurarmos em novos paradigmas computacionais, da computação neuromórfica à computação quântica”.
A parceria entre Intel e QuTech teve início em 2015. Desde então, muitos marcos foram conquistados – da demonstração dos principais circuit blocks para um sistema de controle criogênico-CMOS integrado ao desenvolvimento de um fluxo de fabricação do qubit no processo tecnológico de 300 mm da Intel, além do desenvolvimento desta solução de empacotamento única para qubits supercondutores. Graças a essa parceria, o tempo necessário do design e fabricação ao teste dos chips foi imensamente reduzido.
“Com esse chip de teste, priorizaremos a conexão, o controle e a medição de múltiplos qubits emaranhados visando um esquema de correção de erros e um qubit lógico”, disse o Professor Leo DiCarlo da QuTech. “Este trabalho nos permitirá novas descobertas em computação quântica que definirão o próximo estágio de desenvolvimento”.
O trabalho de Intel e QuTech em computação quântica vai muito além do desenvolvimento e testes de dispositivos qubit supercondutores. Ele abrange todo o sistema quântico, indo de dispositivos qubit a arquitetura de hardware e software necessária para controlar esses dispositivos, bem como aplicações quânticas. Todos esses elementos são essenciais para tornar a computação quântica em realidade.
Além disso, ao contrário de outros fabricantes, a Intel está pesquisando múltiplos tipos de qubit, incluindo os supercondutores incorporados a este novo chip e um modelo alternativo chamado spin qubits em silício. Esses spin qubits se assemelham a um único transistor de elétrons, similar em vários aspectos aos transistores convencionais e potencialmente capazes de serem fabricados com processos comparáveis.
Ao mesmo tempo em que os computadores quânticos prometem maior eficiência e desempenho para resolverem problemas, eles não substituem a computação convencional ou outras tecnologias emergentes como a computação neuromórfica. Precisaremos de todos os avanços técnicos da Lei de Moore para inventar e ampliar essas tecnologias emergentes. São os investimentos da Intel nos avanços tanto da computação quanto da Lei de Moore que possibilitam esse futuro.
