Um processador quântico feito de vidro pode ser a chave para uma nova arquitetura para os computadores do futuro

IonQ revelou a base para futuros processadores quânticos multi-core com configurações qubit configuráveis. O processador é feito de vidro de quartzo e promete ser fácil de fabricar e operar computação quântica – sem criogenia, até computação montável em rack em salas de computação convencionais.

«Processador quântico de vidro “IonQ. Fonte da imagem: IonQ

Até agora, os processadores quânticos de captura de íons ópticos eram fabricados com substratos de silício para sistemas em um chip. A IonQ também usou essa tecnologia, mas começou a produzir novos processadores em substratos de vidro de sílica. Essa tecnologia é amplamente utilizada para a produção de microcircuitos microfluídicos para as tarefas de química analítica e medicina, de modo que o IonQ não tem problemas com as instalações da fábrica e não terá problemas – tudo funciona e é bastante barato.

Além da eficiência da produção, a transição para o vidro dá efeitos adicionais e mais importantes – isto é, a ausência de campos eletromagnéticos aleatórios, que são possíveis no silício, e transparência para lasers em uma ampla faixa ótica. O primeiro dá um baixo nível de interferência e aumenta a precisão dos cálculos com qubits, e o segundo permite que os feixes de laser penetrem no chip com a menor perda e alcancem os íons (qubits) retidos na armadilha para fazer algo útil com eles.

Novo sistema IonQ. Fonte da imagem: IonQ

O Glass também simplifica a criação de conexões ópticas para emparelhar vários processadores quânticos em um nó de computação, e este é um dimensionamento relativamente simples de sistemas quânticos, que é o que todos os envolvidos sonham.

Para provar a eficácia da nova proposta, a IonQ introduziu um processador quântico de vidro de quartzo de 64 qubit com pulverização catódica (deposição) de componentes metálicos. O processador é uma armadilha de íons linear na qual os íons são organizados em uma cadeia. O processador IonQ opera 4 cadeias de 16 íons cada. No entanto, 4 íons em cada cadeia são usados ​​para necessidades técnicas, se assim posso dizer: eles participam das chamadas operações de resfriamento colisional projetadas para estabilizar íons computacionais enquanto se movem através da armadilha. Assim, o número de qubits computacionais é reduzido para 48, mas na verdade é ainda menor – 32, se levarmos em consideração a correção de erros.

Em uma armadilha linear, as cadeias podem ser combinadas, ligando até 32 qubits. Os feixes de laser incidentes no chip podem controlar apenas 16 qubits por vez (uma cadeia de cada vez). Esses lasers definem os estados quânticos de qubits individuais e pares de links. Ao conjugar as cadeias, é possível vincular sequencialmente todos os qubits no processador, o que é bastante simples se comparado aos qubits supercondutores, como no sistema IBM ou Google.

O IonQ vê o que há de mais valioso no novo desenvolvimento como a facilidade de escalonamento tanto dentro das cadeias do processador quanto do ponto de vista da conexão de vários processadores. Um aumento acentuado na produtividade ocorre já na fase de adição de cada novo íon (qubit) na cadeia. Em geral, o IonQ espera aumentar o número de qubits na arquitetura proposta para um valor de três dígitos. E este evento não está longe. Os sistemas IonQ estão muito próximos da produção comercial e podem estar disponíveis nos próximos anos.