A Intel planeja uma abordagem de computação quântica para ultrapassar os concorrentes
Intel plans quantum computing approach to surpass competitors
Na potencialmente revolucionária nova tecnologia da computação quântica, o número de qubits que uma máquina usa para processar dados não é o único fator que importa. Mas é um grande negócio, e a Intel acredita que sua estratégia – ficar o mais próximo possível dos computadores convencionais – vai valer a pena a longo prazo, permitindo contagens grandes de qubits.
Por algumas medidas, a Intel está atrasada em relação aos concorrentes no desenvolvimento de computadores quânticos. A empresa espera ultrapassá-los com processadores de computadores quânticos que eventualmente terão capacidade suficiente para cumprir a promessa dos computadores quânticos em trabalhos como desenvolvimento de novos materiais para bateria ou painel solar, fabricação mais barata de fertilizantes, otimização de investimentos financeiros, desenvolvimento de roupas à prova d’água melhores e a perspectiva um tanto assustadora de quebrar a criptografia atual. Os computadores quânticos também mostram promessa para acelerar a IA.
A computação quântica se baseia na física estranha do ultrapequeno. Os computadores convencionais armazenam dados em bits que armazenam um zero ou um, mas o elemento fundamental que os computadores quânticos usam para armazenar e manipular dados, o qubit, pode armazenar uma combinação peculiar de zero e um através de um fenômeno chamado superposição. E múltiplos qubits podem ser emaranhados, entrelaçando seus destinos computacionais de uma maneira que promete acelerar dramaticamente algumas tarefas de computação.
Os qubits são criaturas inconstantes, facilmente perturbadas por forças externas que desviam os cálculos. Uma abordagem para lidar com essa situação é agrupar vários qubits físicos em um único qubit de correção de erros maior, que não perde o fio tão rápido. Mas a correção de erros significa que os computadores quânticos precisarão de ainda mais qubits.
“Você precisa escalar para milhões de qubits e precisa escalar para milhões de qubits de correção de erros para chegar a cargas de trabalho de computação eficazes”, disse Greg Lavender, diretor de tecnologia da Intel, em um discurso na conferência de inovação da Intel na quarta-feira.
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Ainda é cedo para declarar vitória, mas o analista da CCS Insight, James Sanders, acredita que a abordagem da Intel pelo menos mostra promessa. “A ideia de a Intel tentar aproveitar décadas de experiência em fabricação para construir um qubit em torno de silício inevitavelmente funcionará. Eu não sei se será líder de mercado”, ele disse.
O CEO da Intel, Pat Gelsinger, segura um wafer de 300 mm dos processadores quânticos Tunnel Falls no evento Innovation 2023 da empresa.
Stephen Shankland/CNET
Qualidade quântica primeiro, escala depois
Os concorrentes da Intel têm máquinas com dezenas de qubits, muito mais do que os 12 alojados no processador quântico Tunnel Falls da Intel, que o diretor do Laboratório da Intel, Rich Uhlig, mostrou na Inovação. Uma sequência está em desenvolvimento.
“Estamos trabalhando em outro”, disse Uhlig, mas ele se recusou a compartilhar a contagem de qubits. “Não vou dizer quantos. Para nós, é menos sobre a quantidade e mais sobre a qualidade.”
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Um wafer de silício de 300 mm com processadores Tunnel Falls abriga um total de 24.000 qubits – o CEO da Intel, Pat Gelsinger, mostrou um durante seu discurso principal na terça-feira – mas esse é um número relativamente acadêmico até que a Intel melhore a qualidade dos qubits. Fatores de qualidade incluem melhorar a confiabilidade das operações do qubit, aumentar a conectividade entre qubits dentro do processador e, posteriormente, lidar com a correção de erros, disse ele.
A Intel também está trabalhando em tecnologia melhor para controlar os qubits usando seu processador Horse Ridge. É complicado, já que os processadores quânticos devem funcionar em temperaturas tão baixas e os processadores geram calor residual.
Testar produtos também é difícil, pois leva horas para resfriar o hardware o suficiente para que a computação quântica funcione. Por esse motivo, a Intel criou um dispositivo que pode testar milhares de processadores ao mesmo tempo em temperaturas frias para acelerar o desenvolvimento de hardware.
Muitos tipos de qubits
Existem mais ou menos uma maneira de fabricar computadores convencionais: elementos de circuitos de processamento de dados chamados transistores que são gravados em wafers de cristal de silício. Em contraste, as empresas estão explorando muitas maneiras muito diferentes de construir um computador quântico. Ainda não está claro qual caminho prevalecerá ou se várias abordagens terão sucesso.
A placa de circuito que abriga o processador quântico Tunnel Falls da Intel, o quadrado no centro do dispositivo, tem aproximadamente o tamanho da mão de um adulto.
Stephen Shankland/CNET
A IBM, o Google e a startup Rigetti Computing gostam de qubits supercondutores – pequenos circuitos resfriados a uma fração de um grau acima do zero absoluto. IonQ e Quantinuum preferem armadilhas de íons, que movem átomos eletricamente carregados para interações mais lentas, porém mais confiáveis. Outros estão trabalhando com átomos eletricamente neutros ou partículas de luz chamadas fótons.
Depois de explorar a abordagem de qubits supercondutores, também chamados de qubits transmon, a Intel optou por uma técnica próxima à fabricação convencional de microprocessadores – algo que já é o foco principal da empresa. Ela utiliza elétrons alojados em chips de silício, empregando uma propriedade quântica chamada spin para registrar o estado do qubit.
“Somos a única empresa trabalhando com qubits de silício, utilizando o mesmo processo e materiais que já estamos usando, apenas fazendo pequenos ajustes para criar qubits de ponta”, disse Gelsinger em um discurso na terça-feira. “Se conseguirmos fazer isso funcionar, poderemos fazer isso em escala.”
Esses qubits de spin podem se tornar uma opção para avançar no progresso da computação quântica, como espera Sanders.
“Estou convencido de que haverá algo que não seja um transmon [supercondutor] ou uma armadilha de íons que acabará superando a capacidade da computação quântica atual até 2030”, disse ele.
