Intel anunció Tunnel Falls, un chip cuántico de investigación compuesto por 12 qubits. Este gran avance marca un importante punto de inflexión en la informática cuántica, un campo que ha dado pasos de gigante al pasar de la teoría académica abstracta a una tecnología práctica y tangible con un potencial revolucionario.
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Tunnel Falls, qué es
El chip Tunnel Falls, diseñado y desarrollado con el cuidado y la experiencia típicos de Intel, se basa en qubits de espín de silicio. Este tipo de qubit representa un gran salto adelante en el campo de la computación cuántica. Intel utilizó su vasta experiencia en el diseño y fabricación de semiconductores para desarrollar el chip Tunnel Falls, aprovechando las últimas innovaciones en materiales y diseño de compuertas. También se benefició de tecnologías de punta, como la litografía ultravioleta extrema, que contribuyeron a hacer posible este notable avance.
Tunnel Falls visto por Intel
Tunnel Falls es el primer dispositivo qubit de espín de silicio de Intel puesto a disposición de la comunidad investigadora. Fabricado en obleas de 300 milímetros en las instalaciones de fabricación D1, el dispositivo de 12 qubits aprovecha las capacidades de fabricación industrial de transistores más avanzadas de Intel, como la litografía ultravioleta extrema (EUV) y las técnicas de procesamiento de compuertas y contactos.
En los qubits de espín de silicio, la información (0/1) se codifica en el espín (arriba/abajo) de un solo electrón. Cada dispositivo qubit es esencialmente un único transistor electrónico, lo que permite a Intel fabricarlo utilizando un flujo similar al empleado en una línea de procesamiento lógico CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario) estándar.
Intel cree que los qubits de espín de silicio son superiores a otras tecnologías de qubits debido a su sinergia con los transistores de última generación. Al tener el tamaño de un transistor, son hasta un millón de veces más pequeños que otros tipos de qubits que miden alrededor de 50 nanómetros por 50 nanómetros, lo que permite potencialmente un escalado eficaz. Según Nature Electronics, “el silicio puede ser la plataforma con mayor potencial para proporcionar una informática cuántica escalable”.
Al mismo tiempo, el uso de líneas de fabricación CMOS avanzadas permite a Intel utilizar técnicas innovadoras de control de procesos para mejorar el rendimiento y las prestaciones. Por ejemplo, el dispositivo Tunnel Falls de 12 qubits tiene un índice de rendimiento del 95% a través de la oblea y una uniformidad de tensión similar a la de un proceso lógico CMOS, y cada oblea proporciona más de 24.000 dispositivos de puntos cuánticos. Estos chips de 12 puntos pueden formar de cuatro a 12 qubits que pueden aislarse y utilizarse en operaciones simultáneas dependiendo de cómo gestione la universidad o el laboratorio sus sistemas.
Aunque el “Tunnel Falls” es apenas un componente en el vasto rompecabezas de la futura computación cuántica, su introducción tiene una importancia fundamental. El chip no es solo un producto tangible, sino también un catalizador para el crecimiento y la comprensión de todo el campo. Con el objetivo de acelerar la investigación y la innovación en el campo de la informática cuántica, Intel se ha asociado con el Quantum Collaboratory (LQC) de la Universidad de Maryland para poner el “Tunnel Falls” al alcance de un número creciente de laboratorios de investigación de todo el mundo.
De la investigación a la industria
Este anuncio representa un cambio de paradigma en la computación cuántica. Lo que antes era un campo de investigación limitado a los círculos académicos se está convirtiendo en una realidad industrial. Esta transición apunta a un futuro en el que la computación cuántica se convierta en una tecnología práctica, al alcance de un amplio público y fundamental para una gran variedad de aplicaciones.
En los últimos años, hemos asistido a la explosión de la inteligencia artificial, un movimiento impulsado principalmente por las innovaciones en el campo de los procesadores gráficos (GPU). La IA ha hecho posible el aprendizaje profundo, convirtiendo lo impensable en realidad cotidiana. Ahora, con la introducción del chip Tunnel Falls, parece que es la computación cuántica la que se encuentra en el umbral de una nueva revolución tecnológica, potencialmente aún más profunda y transformadora.
La computación cuántica, a diferencia de la clásica, utiliza qubits en lugar de bits. Mientras que los bits de las computadoras clásicas solo pueden existir en un estado definido de 0 ó 1, los qubits pueden existir en un estado de superposición, lo que les permite ser tanto 0 como 1 simultáneamente. Esta extraordinaria capacidad permite a las computadoras cuánticas realizar múltiples cálculos simultáneamente, lo que les permite resolver problemas complejos mucho más rápido que una computadora clásica.
En 2023, la industria de la computación cuántica está en constante evolución, y las empresas están pasando de competir por procesadores cuánticos más grandes a centrarse en sistemas más aplicables. En particular, la “modularidad”, la idea de conectar distintos procesadores cuánticos para crear un sistema mayor y más potente, está impulsando el progreso. Aquí es donde el chip Tunnel Falls de Intel ocupa una posición única en el panorama. Si lo comparamos con el planteamiento de IBM con su procesador Heron, que tiene una arquitectura modular con 133 qubits de muy alta calidad, Tunnel Falls parece apuntar a un enfoque tecnológico diferente.
Comunicación cuántica
Además, la comunicación cuántica, crucial para la transferencia cohesiva de qubits a grandes distancias, también se ha convertido en un elemento clave en el desarrollo de la computación cuántica. Junto con esto, la industria está empezando a alejarse de las computadoras cuánticas ruidosas de escala intermedia (NISQ) hacia un creciente interés en la aplicación de técnicas de corrección de errores.
En este sentido, Google Quantum AI y Quantinuum han demostrado que los qubits pueden agruparse en conjuntos de corrección de errores, y tanto IBM como IonQ están trabajando en métodos para hacer que las computadoras cuánticas sean “tolerantes a fallos” sin una sobrecarga excesiva. Estos avances ponen de relieve lo crítica que es la corrección de errores en el campo de la informática cuántica, un área en la que el chip Tunnel Falls de Intel podría tener que demostrar su eficacia.
Por último, es importante destacar la urgente necesidad de seguir desarrollando las herramientas de programación cuántica, que actualmente son limitadas en comparación con las necesidades futuras, un área en la que cualquier nuevo chip, incluido el Tunnel Falls, tendrá un papel que desempeñar.
El potencial de la informática cuántica
El potencial revolucionario de la computación cuántica también conlleva importantes retos. Por ejemplo, la capacidad de factorizar un número muy grande en números primos, un procedimiento que lleva a las computadoras clásicas una cantidad de tiempo considerable, podría ser realizado mucho más rápidamente por una computadora cuántica. Esto podría abrir nuevas oportunidades en el campo de la criptografía, pero también podría amenazar la seguridad de las transacciones en línea y de los datos protegidos por la criptografía actual.
Descubrimiento de nuevos fármacos
Imagine un laberinto de enorme complejidad. Mientras que una computadora clásica tendría que explorar cada camino individual en secuencia, una cuántica tiene la capacidad de examinar todos los caminos simultáneamente. Esto podría acelerar el descubrimiento de nuevos fármacos en la industria farmacéutica al permitir examinar simultáneamente múltiples compuestos y reacciones. Sin embargo, también podría permitir el análisis de datos personales a una escala nunca vista, lo que suscitaría serias y legítimas preocupaciones sobre la privacidad de los ciudadanos.
Finanzas
En el sector financiero, la computación cuántica tiene el potencial de revolucionar la gestión de las carteras de inversión. Piense en una cartera de inversiones con miles de opciones entre las que elegir. Una computadora cuántica, con su capacidad para examinar muchas combinaciones a la vez, podría acelerar enormemente este proceso, dando a los inversores una visión más precisa y rápida de cómo gestionar sus carteras. Sin embargo, esto también podría crear oportunidades para el abuso, como permitir a los operadores habituales obtener una ventaja aún mayor a expensas de los inversores individuales y de la estabilidad del mercado.
La informática cuántica como IA
Si observamos el auge de la inteligencia artificial como modelo, podemos esperar que los avances en computación cuántica provoquen un cambio similar en el panorama tecnológico. Al igual que la IA ha transformado la forma en que interactuamos con la tecnología y ha abierto nuevas posibilidades en ámbitos como la salud, la educación y la industria, la computación cuántica podría allanar el camino a innovaciones igualmente revolucionarias.
El camino hacia una computación cuántica ampliamente accesible y utilizada es aún largo y está lleno de obstáculos. Crear un chip cuántico estable y funcional es una tarea difícil que requiere una cantidad considerable de investigación y desarrollo. Además, la propia naturaleza de la informática cuántica plantea importantes retos, desde el mantenimiento de la coherencia de los qubits hasta la interconexión de las computadoras cuánticas con los sistemas clásicos.
Intel-Quantum-computing-Lab-B-roll from Intel PR on Vimeo.
Conclusiones
A pesar de estos retos, el auge de la informática cuántica es un acontecimiento apasionante y revolucionario. Con el potencial de cambiar no solo nuestra forma de vivir y trabajar, sino también nuestra comprensión del universo, la informática cuántica promete ser una de las tecnologías más transformadoras de nuestro tiempo. Con cada paso adelante, nos acercamos más a un futuro en el que la informática cuántica se convierta en parte integrante de nuestra vida cotidiana. Este futuro puede estar más cerca de lo que pensamos.
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