Intel anuncia chip de 12 qubits para acelerar pesquisas em computação quântica

A Intel anunciou nesta quinta-feira (15/6) o lançamento de seu mais novo chip de pesquisa quântica Tunnel Falls, um chip de silício de 12 qubits que está sendo disponibilizado para a comunidade de pesquisa quântica. Além disso, a Intel está colaborando com o Laboratório de Ciências Físicas (LPS) da Universidade de Maryland, College Park’s Qubit Collaboratory ( LQC ), um Centro de Pesquisa de Ciências da Informação Quântica (QIS) de nível nacional, para promover a pesquisa de computação quântica.

“Tunnel Falls é o chip spin qubit de silício mais avançado da Intel até hoje e se baseia nas décadas de experiência em design e fabricação de transistores da empresa. O lançamento do chip é o próximo passo na estratégia de longo prazo da Intel para construir um sistema de computação quântica comercial full-stack. Embora ainda existam questões e desafios fundamentais que devem ser resolvidos ao longo do caminho para um computador quântico tolerante a falhas, a comunidade acadêmica agora pode explorar essa tecnologia e acelerar o desenvolvimento da pesquisa” disse Jim Clarke, diretor de Hardware Quântico da Intel.

Segundo a empresa, atualmente as instituições acadêmicas não possuem equipamentos de fabricação de alto volume como a Intel. Com Tunnel Falls, os pesquisadores podem começar imediatamente a trabalhar em experimentos e pesquisas, em vez de tentar fabricar seus próprios dispositivos. Como resultado, uma gama mais ampla de experimentos se torna possível, incluindo aprender mais sobre os fundamentos de qubits e pontos quânticos e desenvolver novas técnicas para trabalhar com dispositivos com múltiplos qubits.

Para resolver isso, a Intel está colaborando com a LQC como parte do programa Qubits for Computing Foundry (QCF) por meio do US Army Research Office para fornecer o novo chip quântico aos laboratórios de pesquisa. A colaboração com o LQC ajudará a democratizar os qubits de spin de silício, permitindo que os pesquisadores ganhem experiência prática trabalhando com matrizes em escala desses qubits. A iniciativa visa fortalecer o desenvolvimento da força de trabalho, abrir as portas para novas pesquisas quânticas e aumentar o ecossistema quântico em geral.

Os primeiros laboratórios quânticos a participar do programa incluem LPS, Sandia National Laboratories, University of Rochester e University of Wisconsin-Madison. A LQC trabalhará ao lado da Intel para tornar Tunnel Falls disponível para outras universidades e laboratórios de pesquisa. As informações coletadas desses experimentos serão compartilhadas com a comunidade para promover a pesquisa quântica e ajudar a Intel a melhorar o desempenho e a escalabilidade dos qubits.

O Tunnel Falls é o primeiro dispositivo de qubit de spin de silício da Intel lançado para a comunidade de pesquisa. Fabricado em wafers de 300 milímetros na instalação de fabricação D1, o dispositivo de 12 qubits aproveita os recursos de fabricação industrial de transistores mais avançados da Intel, como litografia ultravioleta extrema (EUV) e técnicas de processamento de portas e contatos. Nos qubits de spin do silício, a informação (o 0/1) é codificada no spin (para cima/para baixo) de um único elétron. Cada dispositivo qubit é essencialmente um transistor de elétron único, o que permite à Intel fabricá-lo usando um fluxo semelhante ao usado em uma linha de processamento lógico de semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS) padrão.

A Intel acredita que os qubits de spin de silício são superiores a outras tecnologias de qubit por causa de sua sinergia com transistores de ponta. Sendo do tamanho de um transistor, eles são até 1 milhão de vezes menores do que outros tipos de qubit, medindo aproximadamente 50 nanômetros por 50 nanômetros, permitindo potencialmente uma escala eficiente. De acordo com a Nature Electronics, “o silício pode ser a plataforma com maior potencial para fornecer computação quântica ampliada”.

Ao mesmo tempo, a utilização de linhas avançadas de fabricação de CMOS permite que a Intel use técnicas inovadoras de controle de processo para permitir rendimento e desempenho. Por exemplo, o dispositivo Tunnel Falls 12 qubit tem uma taxa de rendimento de 95% no wafer e uniformidade de tensão semelhante a um processo lógico CMOS, e cada wafer fornece mais de 24 mil dispositivos de ponto quântico. Esses chips de 12 pontos podem formar entre quatro a 12 qubits que podem ser isolados e usados ​​em operações simultaneamente, dependendo de como a universidade ou laboratório opera seus sistemas.

A Intel diz que trabalhará continuamente para melhorar o desempenho do Tunnel Falls e integrá-lo em sua pilha quântica completa com o Intel Quantum Software Development Kit (SDK). Além disso, a Intel já está desenvolvendo seu chip quântico de próxima geração baseado em Tunnel Falls; espera-se que seja lançado em 2024. No futuro, a Intel planeja fazer parceria com outras instituições de pesquisa globalmente para construir o ecossistema quântico.

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