Intel ingresa a la carrera de caballos de la computación cuántica con 12

May 28, 2023

Pero antes de que la física cuántica revolucione la informática, Intel y sus rivales tendrán que aprender a fabricar máquinas mucho más potentes.

El chip de computadora cuántica Intel Tunnel Falls alberga 12 qubits, una cantidad relativamente pequeña de elementos de procesamiento de computadora cuántica, pero es un paso hacia procesadores de escala mucho mayor.

Intel ha construido un procesador cuántico llamado Tunnel Falls que ofrecerá a los laboratorios de investigación con la esperanza de hacer práctica esta revolucionaria tecnología informática.

El procesador Tunnel Falls, anunciado el jueves, alberga 12 de los elementos fundamentales de procesamiento de datos llamados qubits. Es un paso importante en el intento del fabricante de chips de desarrollar hardware de computación cuántica que espera que eventualmente supere a sus rivales.

Intel, a diferencia de la mayoría de sus rivales, fabrica sus qubits a partir de electrones individuales alojados en chips de computadora que son primos de los que alimentan millones de PC. La empresa se está quedando atrás. Rivales como IBM, Google, Quantinuum e IonQ han estado ofreciendo computadoras cuánticas durante años, pero Intel cree que vincular su fortuna a la tecnología de chips convencionales permitirá en última instancia un progreso más rápido.

"Para mí, es natural utilizar las herramientas ya desarrolladas en lugar de tener que desarrollar nuevas herramientas", dijo Jim Clarke, director de hardware de computación cuántica en Intel Labs. Intel fabrica sus propios chips de computación cuántica en su fábrica D1 en Oregón.

No comprarás tu propia computadora cuántica, pero podrían afectar tu vida muy directamente. Entre quienes invierten en esta tecnología se encuentran compañías de servicios financieros que buscan inversiones más rentables, investigadores de ciencias de materiales que esperan mejores baterías, compañías farmacéuticas que intentan diseñar mejores medicamentos y gobiernos que intentan descifrar las comunicaciones cifradas de sus adversarios.

Esos desafíos están fuera del alcance de las computadoras convencionales, pero la computación cuántica tiene el potencial de abordarlos aprovechando la extraña física de lo ultrapequeño. Las computadoras cuánticas actuales generalmente no son prácticas y aún faltan años para que la tecnología sea plenamente prometedora, pero físicos e ingenieros han logrado avances constantes año tras año.

Intel, un experto en fabricación a gran escala, espera ayudar a acelerar las cosas construyendo muchos chips cuánticos, a los que llama unidades de procesamiento cuántico o QPU. La Universidad de Maryland, uno de los centros que se beneficia de un programa del gobierno estadounidense para acelerar el progreso de la computación cuántica, utilizará máquinas Intel.

Una característica notable de la computación cuántica es la enorme variedad de enfoques. Intel está utilizando electrones para almacenar datos con una propiedad de la mecánica cuántica llamada espín, que es análoga a las dos direcciones en las que puede girar una peonza. IBM y Google están utilizando pequeños circuitos eléctricos de materiales superconductores. IonQ y Quantinuum manipulan átomos cargados almacenados en una trampa. Otros enfoques implican átomos neutros e incluso la más fugaz de las partículas, el fotón.

A una escala suficientemente pequeña, la mecánica cuántica domina la física y cualquier cosa puede convertirse en un qubit, dijo en una entrevista anterior el pionero de la computación cuántica e investigador del MIT Seth Lloyd. "Es una cuestión de si puedes masajearlos de la manera correcta para convencerlos de que calculen".

En otras palabras, la computación cuántica no es una carrera de caballos como en el mercado tradicional de chips de computadora. Es más como un caballo enfrentado a un halcón, una motocicleta y un velocista olímpico.

A Intel le gusta su enfoque. Tunnel Falls está en fabricación hoy, pero la compañía muy pronto "grabará" su sucesor, lo que significa que el diseño está terminado, y después de eso comenzó a diseñar el modelo, dijo Clarke. Doce qubits es una pequeña fracción de lo que se necesita para computadoras cuánticas útiles, pero Intel comenzó con un enfoque simple diseñado para una mejora rápida y un progreso sostenido a lo largo de los años necesarios para fabricar computadoras cuánticas serias.

El chip de prueba de computadora cuántica Tunnel Falls de Intel colocado en la punta de un dedo

"El próximo gran hito será cuando tengamos unos pocos miles de qubits", una cantidad que permitirá a los ingenieros de computación cuántica corregir los errores frecuentes que plagan las operaciones de qubits, dijo Clarke. "Para eso probablemente faltan tres, cuatro o tal vez cinco años", dijo Clarke. "Y probablemente sea a principios de la década de 2030 o mediados de la década de 2030 antes de que tengamos un millón de codos que vayan a cambiar el mundo".

Intel está diseñando no sólo las QPU, sino también los enlaces de datos cruciales que vinculan cada qubit con el mundo exterior. Las computadoras cuánticas actuales a menudo parecen candelabros de alta tecnología, con relucientes conductos de comunicación metálicos que descienden hacia el procesador, pero ese diseño voluminoso no funcionará con miles o millones de qubits. Intel cree que sus chips de control y su tecnología de interconexión de chips serán partes necesarias de un sistema general.

Uno de los mayores rivales de Intel, IBM, ya ofrece múltiples computadoras cuánticas de 127 qubits para investigación y uso comercial, con una máquina de 433 qubits en funcionamiento.

"Tenemos un plan para llevar esto a cientos de miles de qubits utilizando qubits superconductores", dijo Jerry Chow, líder del esfuerzo de hardware de computación cuántica de IBM. IBM está trabajando en chips de computadora cuánticos con una multitud de nombres en clave (Egret, Heron, Condor, Crossbill) que están diseñados para probar nuevas tecnologías para reducir errores y mejorar las conexiones de qubit a qubit que son fundamentales para las máquinas. .

Y está progresando. El miércoles, consiguió un codiciado lugar en la portada de la revista Nature por una investigación que muestra que su chip de computación cuántica Eagle de 127 qubits puede superar a las máquinas convencionales en la simulación de la física de materiales que producen efectos como el magnetismo.

Intel intentó y rechazó el enfoque de supercomputación qubit, dijo Clarke. Sus qubits de espín son un millón de veces más pequeños que un circuito superconductor, lo que permite a la empresa colocar 25.000 de ellos en cada oblea de silicio de 300 mm que transita por su planta de fabricación de chips, llamada fab. Cuando Intel encuentra un problema en la construcción de chips cuánticos, descubre cómo adaptar el qubit a la fabricación tradicional de chips, y no al revés.

Estos argumentos no han persuadido a otros. Google sigue apostando por los qubits superconductores.

"Los qubits superconductores lideran en métricas críticas. Estamos seguros de que son la tecnología líder para el futuro de las supercomputadoras cuánticas", dijo Google en un comunicado, señalando su velocidad de procesamiento y su progreso hacia la corrección de errores para mantener los cálculos por más tiempo. "Vemos un camino claro para escalar nuestra tecnología a máquinas de uso general a gran escala con corrección de errores".

Y el director ejecutivo de IonQ, Peter Chapman, cree que el enfoque de Intel es demasiado inflexible para las computadoras cuánticas prácticas a gran escala. Su empresa está desarrollando máquinas trampa de iones que mueven átomos cargados, permitiendo que diferentes qubits interactúen entre sí para realizar cálculos. Fijar qubits en la superficie de un chip complica drásticamente los cálculos, afirmó.

"Lo que funcionó en la informática en el pasado (los procesadores basados ​​en silicio) no es la solución adecuada para la era cuántica", dijo Chapman.

Los profundos desacuerdos sobre cuál es el mejor enfoque tal vez se resuelvan a medida que las máquinas evolucionen y crezcan. Los planes de Intel se basan en su ventaja de fabricación, aprovechando su experiencia en la construcción de algunos de los dispositivos electrónicos más complicados del planeta.

"No todo el mundo tiene una fabulosa como ésta en su bolsillo", dijo Clarke.

Corrección, 9:33 am PT: Esta historia tergiversó las partículas con las que Intel fabrica qubits. Utiliza electrones.