Intel Horse Ridge: um controlador criogênico que aproxima a computação quântica

A Intel anunciou um desenvolvimento que aproxima a computação quântica prática. Com o codinome Horse Ridge, a empresa criou um controlador de qubit (quantum bit) que pode operar em temperaturas muito baixas. Esta solução de transistor FinFET de 22 nm suporta resfriamento até 4K (-269 ºC). O objetivo do controlador Horse Ridge é escalar convenientemente os sistemas quânticos multibits para centenas de milhares e milhões de qubits no futuro.

Controlador de qubit criogênico Intel Horse Ridge

Os sistemas modernos de computação quântica são soluções em vários estágios. O coração de tais sistemas – um processador quântico de apenas alguns qubits – é encerrado em uma tela impermeável às emissões de radiofrequência e resfriado a uma temperatura de vários millikelvins, que é apenas uma fração de grau acima do zero absoluto. Os cabos de controle saem do processador, que passa pelas câmeras com uma temperatura um pouco mais alta. Essas câmeras contêm equipamentos auxiliares que fornecem amplificação de sinal e conversão de instruções do computador em instruções compreensíveis para um processador quântico. Lá fora, tudo isso é controlado por um rack de servidor comum.

Processador quântico de 17 qubit da Intel

Os modernos computadores quânticos experimentais contam até 50 qubits, mas mesmo um número tão pequeno de elementos de computação requer um sistema de cabos complexo e intrincado e elementos de conexão. E não há dúvida de aumentar a escala de tais decisões em sua forma atual para milhares ou dezenas de milhares de qubits, sem mencionar milhões de qubits. Um computador quântico do tamanho de uma sala ainda pode ser entendido, mas criar um computador quântico do tamanho de um edifício de vários andares será algo como steampunk. Impressionante, mas extremamente ineficiente e claramente não para distribuição comercial.

Desenvolvido pela Intel em conjunto com cientistas da QuTech, TU Delft e TNO (Organização Holandesa de Pesquisa Científica Aplicada), o controlador Horse Ridge promete livrar os computadores quânticos comerciais de comunicações complexas e intricadas do rack de controle aos qubits.
O controlador Horse Ridge está localizado o mais próximo possível do processador quântico, embora não seja muito próximo a ele. A temperatura de operação do controlador, como mencionado acima, é de 4 Kelvin. Embora não possa ser localizado próximo a um processador quântico criogênico resfriado a uma temperatura mais baixa, a Intel não perde a esperança no futuro de criar um dueto convenientemente escalável a partir de um controlador e um processador quântico. Os processadores quânticos em spin qubits podem ajudá-la nisso. Estes são processadores quânticos baseados em chips de silício, nos quais, por exemplo, um elétron pode atuar como um qubit.

Circuito de silício com um qubit giratório

Os processadores spin qubit podem operar em temperaturas mais altas que os processadores quânticos criogênicos. Portanto, a Intel conseguiu elevar a temperatura de operação desse processador para 1,6 K. Algum dia, a Intel tem certeza de que controladores e processadores de qubit poderão trabalhar na mesma temperatura e simplificarão ainda mais a estrutura dos computadores quânticos. Isso abrirá um caminho direto para o surgimento de computadores quânticos comerciais em massa e para novas e incríveis descobertas que estão além do alcance dos supercomputadores clássicos.
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