Intel lanza nuevo chip para investigación en computación cuántica

Intel anuncia el lanzamiento de Tunnel Falls, su nuevo chip de investigación cuántica que tiene 12 qubits y está a disposición de la comunidad de investigación cuántica. Además, Intel está colaborando con el Laboratorio de Ciencias Físicas (LPS) de la Universidad de Maryland, College Park, en su Qubit Collaboratory (LQC), un Centro de Investigación de Ciencias de la Información Cuántica (QIS) a nivel nacional, para avanzar en la investigación de la computación cuántica.

«Tunnel Falls es el chip de spin qubit más avanzado de Intel hasta la fecha y aprovecha la experiencia de décadas de la empresa en diseño y fabricación de transistores. El lanzamiento del nuevo chip es el siguiente paso en la estrategia a largo plazo de Intel para construir un sistema completo de computación cuántica comercial. Si bien todavía existen preguntas y desafíos que deben resolverse en el camino hacia una computadora cuántica tolerante a fallas, la comunidad académica ahora puede explorar esta tecnología y acelerar el desarrollo de investigación», menciona Clarke, director de Quantum Hardware, Intel.

¿Por qué es importante? Actualmente, las instituciones académicas no disponen de equipos de fabricación de alto volumen como los de Intel. Con Tunnel Falls, los investigadores pueden comenzar de inmediato a trabajar en experimentos e investigaciones en lugar de intentar fabricar sus propios dispositivos. Como consecuencia, se vuelven posibles una mayor variedad de experimentos, incluyendo mas aprendizaje sobre los fundamentos de los qubits y los puntos cuánticos, así como el desarrollo de nuevas técnicas para trabajar con dispositivos con múltiples qubits.

Para abordar aún más esta cuestión, Intel está colaborando con LQC como parte del programa Qubits for Computing Foundry (QCF) a través de la Oficina de Investigación del Ejército de los Estados Unidos para proporcionar el nuevo chip cuántico de Intel a laboratorios de investigación. La colaboración con LQC ayudará a democratizar los chips spin qubit, permitiendo a los investigadores obtener experiencia práctica trabajando con matrices de esta escala. La iniciativa tiene como objetivo fortalecer el desarrollo de la fuerza laboral, abrir las puertas a nuevas investigaciones cuánticas y fomentar el crecimiento del ecosistema cuántico en general.

Los primeros laboratorios cuánticos en participar en el programa incluyen LPS, Sandia National Laboratories, la Universidad de Rochester y la Universidad de Wisconsin-Madison. LQC colaborará junto a Intel para poner a disposición de otras universidades y laboratorios de investigación el chip Tunnel Falls. La información recopilada de estos experimentos se compartirá con la comunidad para avanzar en la investigación cuántica y ayudar a Intel a mejorar el rendimiento y la escalabilidad de los qubits.

«El Laboratorio Colaborativo de Qubits de LPS, en asociación con la Oficina de Investigación del Ejército, busca abordar los difíciles desafíos que enfrenta el desarrollo de qubits y desarrollar la próxima generación de científicos que crearán los qubits del futuro», dijo Charles Tahan, jefe de Ciencia de la Información Cuántica en LPS. «La participación de Intel es un hito importante para democratizar la exploración de spin quibit y su promesa para el procesamiento de información cuántica, y ejemplifica la misión de LQC de unir a la industria, la academia, los laboratorios nacionales y el gobierno», dijo Charles Tahan, jefe de Ciencia de la Información Cuántica en LPS.

El Dr. Dwight Luhman, distinguido miembro del Personal Técnico en Sandia National Laboratories, dijo: «Sandia National Laboratories está emocionado de ser receptor del chip Tunnel Falls. El dispositivo es una plataforma flexible que permite a los investigadores cuánticos en Sandia comparar directamente diferentes codificaciones de qubits y desarrollar nuevos modos de operación, lo cual no era posible para nosotros anteriormente. Este nivel de sofisticación nos permite innovar en operaciones cuánticas y algoritmos novedosos en el régimen de múltiples qubits y acelerar nuestra tasa de aprendizaje en sistemas cuánticos. La confiabilidad esperada de Tunnel Falls también permitirá a Sandia incorporar rápidamente y capacitar al nuevo personal que trabaja en tecnologías de qubit».

Mark A. Eriksson, presidente del departamento y profesor John Bardeen de Física en el Departamento de Física de la Universidad de Wisconsin-Madison, dijo: «Los investigadores de UW-Madison, con dos décadas de inversión en el desarrollo de chips qubit, están muy emocionados de asociarse en el lanzamiento del LQC. La oportunidad de que los estudiantes trabajen con dispositivos industriales y que se beneficien de la experiencia en microelectrónica y la infraestructura de Intel, abre importantes oportunidades tanto para avances técnicos como para la educación y el desarrollo de la fuerza laboral».

Acerca de Tunnel Falls: Tunnel Falls es el primer chip spin qubit de Intel lanzado a la comunidad de investigación. Fabricado en obleas de 300 milímetros en la instalación de fabricación D1, el dispositivo de 12 qubits aprovecha las capacidades de fabricación industrial de transistores más avanzadas de Intel, como la litografía ultravioleta extrema (EUV) y las técnicas de procesamiento de puertas y contactos. En los chips spin qubits, la información (el 0/1) se codifica en el spin (arriba/abajo) de un solo electrón. Cada dispositivo qubit es esencialmente un transistor de un solo electrón, lo que permite a Intel fabricarlo utilizando un flujo similar al utilizado en una línea de procesamiento lógico de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) estándar.

Intel considera que los chips spin qubit son superiores a otras tecnologías de qubit debido a su sinergia con los transistores de vanguardia. Siendo del tamaño de un transistor, son hasta 1 millón de veces más pequeños que otros tipos de qubit, con dimensiones aproximadas de 50 nanómetros por 50 nanómetros, lo que potencialmente permite una escalabilidad eficiente. Según Nature Electronics: «El chip puede ser la plataforma con el mayor potencial para ofrecer la computación cuántica a gran escala».

Al mismo tiempo, aprovechando las fábricas modernas de CMOS, Intel puede aplicar técnicas novedosas de control de proceso para obtener buenos resultados y un rendimiento óptimo. Por ejemplo, el dispositivo de 12 qubits de Tunnel Falls tiene una tasa de rendimiento del 95 % en la oblea y una uniformidad de voltaje similar a la de un proceso lógico CMOS, y cada oblea proporciona más de 24,000 dispositivos de puntos cuánticos. Estas chips de 12 puntos pueden formar entre 4 y 12 qubits que pueden ser aislados y utilizados en operaciones simultáneas, dependiendo de cómo la universidad o laboratorio opere sus sistemas.

Qué sigue:  Intel seguirá trabajando continuamente para mejorar el rendimiento de Tunnel Falls e integrarlo en su pila completa de tecnología cuántica con el Kit de Desarrollo de Software Cuántico (SDK) de Intel. Además, Intel ya está desarrollando su siguiente generación de chips cuánticos basados en Tunnel Falls, se espera que sean lanzados en 2024. En el futuro, Intel tiene planes de asociarse con instituciones de investigación adicionales a nivel global para construir el ecosistema cuántico.