Intel si aspetta che il suo approccio alla computazione quantistica superi i concorrenti
Intel expects its approach to quantum computing to surpass competitors.
Nella tecnologia potenzialmente rivoluzionaria dei computer quantistici, il numero di qubit che una macchina utilizza per elaborare i dati non è l’unico fattore che conta. Ma è un grosso problema, e Intel ritiene che la sua strategia – rimanere il più possibile vicino ai computer convenzionali – darà i suoi frutti nel lungo periodo, consentendo di ottenere un grande numero di qubit.
Da alcuni punti di vista, Intel è indietro rispetto ai rivali nello sviluppo dei computer quantistici. Spera di superarli con i processori di computer quantistici che avranno alla fine abbastanza capacità per soddisfare la promessa dei computer quantistici in lavori come lo sviluppo di nuovi materiali per batterie o pannelli solari, la riduzione dei costi di produzione dei fertilizzanti, l’ottimizzazione degli investimenti finanziari, lo sviluppo di abbigliamento impermeabile migliore e la prospettiva un po’ più spaventosa di decifrare le criptografie attuali. I computer quantistici mostrano anche promesse per accelerare l’intelligenza artificiale.
La computazione quantistica si basa sulla fisica strana dell’ultrasmall. I computer convenzionali memorizzano i dati in bit che memorizzano uno zero o un uno, ma l’elemento fondamentale che i computer quantistici utilizzano per memorizzare e manipolare i dati, il qubit, può memorizzare una strana combinazione di zero e uno attraverso un fenomeno chiamato sovrapposizione. E più qubit possono essere intrecciati, intrecciando il loro destino informatico in un modo che potrebbe accelerare drasticamente alcune attività di calcolo.
I qubit sono creature volubili, facilmente perturbate da forze esterne che sconvolgono i calcoli. Un approccio per affrontare questa situazione è quello di unire più qubit fisici in un unico qubit più grande corretto dagli errori che non perde il filo così velocemente. Ma la correzione degli errori significherà che i computer quantistici avranno bisogno di ancora più qubit.
“Devi scalare a milioni di qubit e devi scalare a milioni di qubit corretti dagli errori per ottenere carichi di lavoro di elaborazione efficaci”, ha detto il Chief Technology Officer di Intel, Greg Lavender, in un discorso alla conferenza sull’innovazione di Intel mercoledì.
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È ancora troppo presto per dichiarare vittoria, ma l’analista di CCS Insight, James Sanders, ritiene che l’approccio di Intel almeno mostri promesse. “L’idea che Intel stia cercando di sfruttare decenni di esperienza nella produzione per costruire un qubit intorno al silicio inevitabilmente funzionerà. Non so se diventerà un leader di mercato”, ha detto.
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Qualità quantistica prima, scala dopo
I rivali di Intel hanno macchine con decine di qubit, molto più dei 12 contenuti nel processore quantistico Tunnel Falls di Intel, che il direttore di Intel Labs, Rich Uhlig, ha mostrato all’Innovation. È in corso un sequel.
“Stiamo lavorando su un altro”, ha detto Uhlig, ma ha rifiutato di condividere il conteggio dei qubit. “Non dirò quanti. Per noi, conta meno il numero e più la qualità.”
Una lastra di silicio da 300 mm punteggiata di processori Tunnel Falls contiene un totale di 24.000 qubit, come ha mostrato il CEO di Intel, Pat Gelsinger, durante il suo discorso di apertura martedì, ma questo è un numero in qualche modo accademico fino a quando Intel non migliora la qualità dei qubit. I fattori di qualità includono il miglioramento dell’affidabilità delle operazioni dei qubit, l’aumento della connettività tra i qubit all’interno del processore e, successivamente, la correzione degli errori, ha detto.
Intel sta anche lavorando a una migliore tecnologia per controllare i qubit utilizzando il suo processore Horse Ridge. È complicato, poiché i processori quantistici devono funzionare a temperature così basse e i processori producono calore di scarto.
È anche difficile testare i prodotti, poiché ci vogliono ore per raffreddare sufficientemente l’hardware affinché la computazione quantistica funzioni. Per questo motivo, Intel ha realizzato un dispositivo in grado di testare migliaia di processori contemporaneamente a temperature basse per accelerare lo sviluppo dell’hardware.
Molti tipi di qubit
C’è più o meno un modo per creare computer convenzionali: elementi di circuiti di elaborazione dati chiamati transistor che sono incisi nelle lastre di cristallo di silicio. Al contrario, le aziende stanno esplorando molti modi molto diversi per costruire un computer quantistico. Non è ancora chiaro quale strada prevarrà o se si adotteranno approcci multipli.
La scheda di circuito stampato che ospita il processore quantistico Tunnel Falls di Intel, il quadrato al centro del dispositivo, è grande quanto la mano di un adulto.
Stephen Shankland/CNET
IBM, Google e la startup Rigetti Computing preferiscono i qubit superconduttori: piccoli circuiti raffreddati a una frazione di un grado dello zero assoluto. IonQ e Quantinuum preferiscono le trappole ioniche, che trasportano atomi caricati elettricamente per interazioni più lente ma più affidabili. Altri stanno lavorando con atomi elettricamente neutri o con le particelle di luce chiamate fotoni.
Dopo aver esplorato l’approccio dei qubit superconduttori, chiamati anche qubit transmon, Intel ha invece scelto una tecnica che è vicina alla produzione convenzionale dei microprocessori, che è già il pane quotidiano dell’azienda. Utilizza elettroni alloggiati in chip di silicio, sfruttando una proprietà meccanica quantistica chiamata spin per registrare lo stato del qubit.
Questi qubit di spin potrebbero essere un contendente nel fornire i progressi dei calcoli quantistici che Sanders si aspetta.
“Sono convinto che entro il 2030 ci sarà qualcosa che non sia un transmon [superconduttore] o una trappola ionica che finirà per eclissare la capacità dei calcoli quantistici odierni”, ha detto.
