Intel ofrece a QuTech un chip superconductor de 17 qubits con empaquetado avanzado

Intel ha anunciado el suministro de un chip superconductor de prueba de 17 qubits destinado a la informática cuántica para QuTech, partner de Intel para investigación cuántica en los Países Bajos. El nuevo chip ha sido fabricado por Intel y cuenta con un diseño único para mejorar su rendimiento.

Jim Clarke, director de hardware cuántico en Intel, muestra el nuevo chip superconductor de prueba e 17qubit. Descargar imagen completa

El suministro de este chip pone de manifiesto el rápido progreso que Intel y QuTech están realizando en I+D para ofrecer un sistema de informática cuántica en funcionamiento. También muestra la importancia de la ciencia de materiales y de la fabricación de semiconductores para hacer realidad la promesa de la informática cuántica.

La informática cuántica, básicamente, es lo último en computación paralela, y tiene potencial para ocuparse de los problemas que no se pueden tratar con los ordenadores convencionales. Por ejemplo, los sistemas cuánticos pueden simular la naturaleza para impulsar los estudios centrados en química, ciencia de materiales y modelos moleculares como, por ejemplo, la creación de un nuevo catalizador para la captura de dióxido de carbono, el desarrollo de un superconductor a temperatura ambiente o el descubrimiento de nuevos medicamentos.

Sin embargo, y a pesar de un gran progreso experimental, existen unos retos inherentes a la creación de sistemas cuánticos viables y a gran escala para generar unos resultados precisos. Hacer unos qubits (los componentes de la informática cuántica) uniformes y estables es uno de estos obstáculos.

Los qubits son muy frágiles: cualquier ruido u observación involuntaria pueden causar una pérdida de datos. Esta fragilidad precisa que funcionen a unos 20 millikelvin, una temperatura 250 veces más fría que la del lejano espacio.  Este entorno operativo extremo hace que el empaquetado de los qubits sea clave para su rendimiento y su funcionamiento. Los equipos del Components Research Group (CR) de Intel, situado en Oregon y del Assembly Test and Technology Development (ATTD), en Arizona, están superando los límites del diseño y del empaquetado de los chips, para ocuparse de los retos únicos que presenta la informática cuántica.

En cuanto al tamaño (en un empaquetado del tamaño aproximado al de una moneda de medio dólar) el nuevo diseño mejorado del chip de prueba de 17 qubits incluye:

·         Una nueva arquitectura que permite mejorar la fiabilidad y el rendimiento térmico y reducir las interferencias de radiofrecuencias (RF) entre los qubits.

·         Un plan de interconexiones escalables que permite entre 10 y 100 veces más señales entrando y saliendo del chip en comparación con los chips con cables de interconexión.

·         Unos procesos, materiales y diseños avanzados que permiten la adaptación al empaquetado de Intel a los circuitos integrados cuánticos, que son mucho mayores que los de los chips de silicio convencionales.

El chip superconductor de prueba de 17 qubits de Intel para informática cuántica tiene unas prestaciones únicas que mejoran la conectividad y el rendimiento eléctrico y termomecánico. Descargar imagen completa

“Nuestras investigaciones cuánticas han progresado para permitir a nuestro partner QuTech simular las cargas de trabajo de algoritmos cuánticos y a Intel fabricar nuevos chips de prueba qubit de forma constante en nuestras instalaciones de fabricación de primera clase”, ha afirmado Michael Mayberry, vicepresidente corporativo y director general de Intel Labs. “La experiencia de Intel en fabricación, electrónica de control y arquitecturas nos diferencia y nos proporciona una gran ayuda a la hora de adentrarnos en nuevos paradigmas informáticos, desde la neuromórfica a la informática cuántica”.

La colaboración entre Intel y QuTech para acelerar los avances en informática cuántica comenzaron en 2015. Desde entonces, esta cooperación ha logrado muchos hitos, desde la demostración de bloques de circuitos esenciales para un sistema de control integrado criogénico-CMOS a la habilitación de un flujo de fabricación de los spin qubits utilizando para ello la tecnología de proceso de 300 mm de Intel y el desarrollo de una solución de empaquetado única para qubits superconductores. Con esta alianza, se ha acelerado en gran medida el tiempo desde las fases de diseño y fabricación a la de pruebas.

“Con este chip de prueba nos centramos en la conexión, el control y la medida de qubits múltiples y entrelazados para lograr un plan de corrección de errores y un qubit lógico”, afirmó el catedrático Leo DiCarlo de QuTech. “Este trabajo nos permitirá descubrir nuevos conocimientos en computación cuántica que van a perfilar la próxima etapa de desarrollo”.

Desarrollo del sistema de informática cuántica

El trabajo de Intel y QuTech en informática cuántica va más allá del desarrollo y las pruebas de dispositivos superconductores qubit. La colaboración abarca todo el sistema cuántico – o “pila” – desde dispositivos qubit a las arquitecturas de hardware y software necesarias para controlar estos dispositivos, además de las aplicaciones cuánticas. Todos estos elementos son esenciales para el desarrollo de la informática cuántica desde las investigaciones hasta la realidad.

Asimismo, al contrario de otras compañías, Intel está investigando sobre múltiples tipos de qubit, incluyendo los qubits superconductores incorporados en este último chip de prueba y un tipo alternativo llamado spin qubit en silicio. Estos spin qubits recuerdan a un único transistor de electrones, se parecen mucho a los transistores convencionales y pueden potencialmente fabricarse con unos procesos comparables.

Aunque los sistemas cuánticos prometen ofrecer una mayor eficiencia y un mejor rendimiento a la hora de ocuparse de ciertos problemas, no van a sustituir la necesidad de utilizar la informática convencional u otras nuevas tecnologías como la informática neuromórfica. Necesitaremos los avances técnicos que ofrece a Ley de Moore para inventar y adaptar estas tecnologías emergentes.

Intel realiza inversiones no sólo para inventar nuevas formas de computación sino también para desarrollar la base de la Ley de Moore que hace posible este futuro.

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