Intel pianifica un approccio alla computazione quantistica per sorpassare i rivali
Intel plans a quantum computing approach to surpass rivals
Nella potenzialmente rivoluzionaria nuova tecnologia del calcolo quantistico, il numero di qubit che una macchina usa per elaborare i dati non è l’unico fattore che conta. Ma è una grande cosa, e Intel crede che la sua strategia – rimanere il più vicino possibile ai computer convenzionali – darà i suoi frutti nel lungo periodo, consentendo conteggi di qubit elevati.
In base ad alcune misure, Intel è indietro rispetto ai rivali nello sviluppo di computer quantistici. Spera di superarli con processori quantistici che avranno alla fine una capacità sufficiente per mantenere la promessa dei computer quantistici in ambiti come lo sviluppo di nuovi materiali per batterie o pannelli solari, la riduzione del costo di produzione dei fertilizzanti, l’ottimizzazione degli investimenti finanziari, lo sviluppo di abbigliamento impermeabile migliore e la prospettiva un po’ più spaventosa di violare l’attuale crittografia. I computer quantistici mostrano anche promesse per accelerare l’intelligenza artificiale.
Il calcolo quantistico 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 usano per memorizzare e manipolare i dati, il qubit, può memorizzare una peculiare combinazione di zero e uno attraverso un fenomeno chiamato sovrapposizione. E più qubit possono essere intrecciati, intrecciando i loro destini informatici in un modo che ha il potenziale per accelerare drasticamente alcuni compiti di calcolo.
I qubit sono creature instabili, facilmente disturbate da forze esterne che deviano i calcoli. Un approccio per affrontare questa situazione è quello di raggruppare più qubit fisici in un unico qubit di correzione degli errori più grande che non perde il filo così velocemente. Ma la correzione degli errori significa che i computer quantistici hanno bisogno di ancora più qubit.
“Devono scalare a milioni di qubit e devono scalare a milioni di qubit di correzione degli errori per arrivare a carichi di lavoro informatici efficaci”, ha detto Greg Lavender, Chief Technology Officer di Intel, in un discorso alla conferenza di 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 di Intel di cercare di sfruttare decenni di esperienza nella fabbricazione per costruire un qubit intorno al silicio avrà inevitabilmente successo. Non so se sarà un leader di mercato”, ha detto.
Il CEO di Intel, Pat Gelsinger, tiene una lastra da 300 mm di processori quantistici Tunnel Falls all’evento Innovation 2023 dell’azienda.
Stephen Shankland/CNET
Qualità quantistica prima, scala in seguito
I rivali di Intel hanno macchine con decine di qubit, ben oltre i 12 contenuti nel processore quantistico Tunnel Falls di Intel mostrato da Rich Uhlig, Direttore di Intel Labs, all’Innovation. Un sequel è in fase di sviluppo.
“Stiamo lavorando su un altro”, ha detto Uhlig, ma si è rifiutato di condividere il conteggio dei qubit. “Non dirò quanti. Per noi, conta meno il numero e più la qualità.”
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Una lastra di silicio da 300 mm con processori Tunnel Falls contiene in totale 24.000 qubit – il CEO di Intel, Pat Gelsinger, ne ha mostrata una 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 della affidabilità delle operazioni dei qubit, l’aumento della connettività tra i qubit all’interno del processore e in seguito la correzione degli errori, ha detto.
Intel sta anche lavorando su 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 residuo.
È anche difficile testare i prodotti, poiché ci vogliono ore per raffreddare sufficientemente l’hardware affinché il calcolo quantistico funzioni. Per questo motivo, Intel ha creato un dispositivo che può 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 costruire computer convenzionali: elementi di circuiti di elaborazione dati chiamati transistor che vengono 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 via prevarrà o se saranno adottati approcci multipli.
La scheda di circuito stampato che ospita il processore quantistico Tunnel Falls di Intel, il quadrato al centro del dispositivo, ha dimensioni simili a quelle di una mano di un adulto.
Stephen Shankland/CNET
IBM, Google e la startup Rigetti Computing preferiscono qubit superconduttori, piccoli circuiti raffreddati a pochi gradi sopra lo zero assoluto. IonQ e Quantinuum preferiscono trappole ioniche, che spostano atomi caricati elettricamente per interazioni più lente ma più affidabili. Altri lavorano con atomi elettricamente neutrali o con particelle di luce chiamate fotoni.
Dopo aver esplorato l’approccio dei qubit superconduttori, chiamati anche qubit transmon, Intel ha invece scelto una tecnica simile alla produzione convenzionale di 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.
“Siamo l’unica azienda che lavora su qubit di silicio, utilizzando lo stesso processo e materiali che stiamo già utilizzando, apportando piccole modifiche per creare qubit all’avanguardia”, ha dichiarato Gelsinger in un discorso tenuto martedì. “Se riusciamo a far funzionare questo, possiamo farlo su scala”.
Questi spin qubit potrebbero essere un contendente nel fornire i progressi della computazione quantistica che Sanders si aspetta.
“Sono convinto che entro il 2030 ci sarà qualcosa che non sarà un transmon [superconduttore] o una trappola ionica che supererà le capacità della computazione quantistica odierna”, ha detto.
