17-kubitowy chip nadprzewodnikowy – kolejny krok milowy w tworzeniu komputerów kwantowych

Intel ogłosił, że opracował i dostarczył do swojego partnera, firmy QuTech, swój najnowszy układ scalony. Mowa tu o 17-kubitowym (ang. qubit od quantum bit, bit kwantowy) scalaku nadprzewodzącym. Jest to układ testowy, mający stanowić element nowoczesnych, prototypowych i testowych maszyn kwantowych. Układ opracowany i wyprodukowany został przez firmę Intel. Cechuje go unikalna konstrukcja, dzięki której znacząco ma się podnieść wydajność obliczeniowa. Jednocześnie, układ ten stanowi demonstrację tego, jak szybko owocuje współpraca Intela i QuTech.

Jim Clarke, szef projektu chipów kubitowych, prezentuje układ testowy

Ostatecznie współpraca ta ma się zakończyć stworzeniem funkcjonalnego komputera kwantowego. Maszyna taka, zdolna do przetwarzania kwantowego ma stanowić ostateczne rozwiązanie dla problemów przetwarzania równoległego. Dzięki tej technologii możliwe ma być nie tylko poprawienie efektywności przetwarzania, ale też pokonanie problemów, z którymi konwencjonalne metody przetwarzania danych sobie nie radzą. Przykładem może być symulacja natury, na potrzeby badań chemicznych bądź modelowania molekuł i ich oddziaływania. Mogą to być badania związane z opracowywaniem nowych leków, bądź też poszukiwania nowych katalizatorów dla odizolowywania dwutlenku węgla, albo pomoc w opracowaniu nadprzewodników, mogących pracować w temperaturach pokojowych. Technologie kwantowe mogą otworzyć nowe możliwości dla rozwoju nauki w wielu dziedzinach. Jednakże do zbudowania niezawodnego, dokładnego i poprawnie działającego komputera kwantowego jeszcze daleka droga i kilka przeszkód do pokonania. Stworzenie systemu kubitów (podstawowych bloków na których operować mają algorytmy przetwarzania danych) w stabilnej formie jest jedną z takich przeszkód. Kubity są bowiem ogromnie wrażliwe na jakiekolwiek zakłócenia. Najmniejszy szum, czy nawet niezamierzona przedwczesna ich obserwacja może sprawić, że informacja jaką niosą zostanie utracona. Tym samym utracony zostanie wynik operacji. Ta wrażliwość sprawia, że konieczne jest operowanie przy temperaturach 20 milikelwinów (blisko zera bezwzględnego, czyli w temperaturze blisko 250-razy niższej, niż istnieje w przestrzeni kosmicznej). Ekstremalne środowisko pracy sprawia, że równie ważnym czynnikiem staje się sposób opakowania układu, w którym poruszać się będą kubity. W tym celu stworzono specjalną obudowę scalaka, przy współpracy oddziałów Intela: Components Research Group (CR) oraz Assembly Test and Technology Development (ATTD). W ten sposób powstał nowoczesny scalak o wielkości przypominającej monetę pół-dolarową, czyli 17-kubitowy chipset. Nowa architektura zapewniać ma większą niezawodność pracy, poprawioną efektywność termiczną i zmniejszony współczynnik częstotliwości interferencyjnej pomiędzy kubitami.

Tak wygląda opisywany w tekście chip Intela

Warto także wspomnieć, że układ zbudowano w oparciu o nowoczesne, zaawansowane materiały, a sam projekt zapewniać ma dużą skalowalność, co umożliwiło jego budowę. Wbudowane ścieżki kwantowe są bowiem sporo większe od tych, stosowanych w konwencjonalnych układach krzemowych. Współpraca pomiędzy Intelem a QuTech rozpoczęła się w 2015 roku. Od tego czasu udało się dokonać kilku istotnych przełomów: od stworzenia CMOS’owego, kriogenicznego systemu kontroli, poprzez opracowanie technologii wykorzystującej spin kwantowy do operowania na kubitach, na nowoczesnym układzie nadprzewodnikowym, zbudowanym w oparciu o zaawansowany system pakowania kończąc (jak na razie). Dzięki temu ostatniemu, obie firmy są pewne, że dalsze prace nad tą technologię wyraźnie przyspieszą. Ten testowy układ może dostarczyć nowych informacji oraz możliwości, potrzebnych do rozwoju tej technologii. © Intel