Intel Tunnel Falls, así es el nuevo chip de silicio de 12 qubits del gigante de Santa Clara

A día de hoy Intel es una de las compañías que más está apostando por la computación cuántica, y es totalmente comprensible, ya que este modelo de computación podría representar un salto tan enorme como el que vivimos, hace ya unas décadas, cuando pasamos de los tubos de vacío y los relés a la era del silicio y los transistores. El desarrollo de Intel Tunnel Falls ha sido el último gran logro de la compañía en este sector, y como veremos a continuación marca un importante punto de inflexión.

Intel Tunnel Falls es un chip de silicio con una potencia de 12 qubits que el gigante de Santa Clara ya ha puesto a disposición de la comunidad de investigación cuántica. También podemos confirmar que Intel mantiene una colaboración activa con el Laboratorio de Ciencias Físicas (LPS) de la Universidad de Maryland y el College Park’s Qubit Collaboratory (LQC) para seguir avanzando en el mundo de la computación cuántica.

¿Y por qué es tan importante Intel Tunnel Falls? Pues es muy sencillo, porque es la respuesta del gigante del chip a las necesidades de las principales instituciones académicas y centros de investigación dedicadas a la computación cuántica. Estas no disponen de equipos de fabricación de gran volumen como Intel, y ese nuevo chip de 12 qubits permite que los investigadores pueden empezar a trabajar inmediatamente en sus proyectos en vez de intentar fabricar sus propios dispositivos.

Esto abre un nuevo mundo de posibilidades y acelera la investigación en el mundo de la computación cuántica, haciendo posible una gama más amplia de experimentos que permitan aprender más sobre los fundamentos de los qubits y los puntos cuánticos, así como desarrollar nuevas técnicas para trabajar con dispositivos con múltiples qubits.

Jim Clarke, director of Quantum Hardware de Intel, ha comentado:

«Tunnel Falls es el chip de qubit de espín de silicio más avanzado de Intel hasta la fecha y aprovecha las décadas de experiencia de la empresa en diseño y fabricación de este tipo de transistores. El lanzamiento del nuevo chip es el siguiente paso en la estrategia de Intel para construir un sistema de computación cuántica comercial completo. Aunque todavía quedan cuestiones y retos fundamentales por resolver en el camino hacia un ordenador cuántico tolerante a fallos, la comunidad académica puede ahora explorar esta tecnología y acelerar el desarrollo de la investigación».

Intel colabora también con LQC como parte del programa Qubitsfor Computing Foundry (QCF) a través de la Oficina de Investigación del Ejército de EE.UU., y esto es clave para suministrar el nuevo chip cuántico de Intel a los laboratorios de investigación. La colaboración con LQC ayudará a democratizar los qubits de espín de silicio, lo que permitirá a los investigadores adquirir experiencia práctica trabajando con matrices a escala de estos qubits. Esta iniciativa pretende reforzar el desarrollo de la mano de obra, abrir las puertas a nuevas investigaciones cuánticas y hacer crecer el ecosistema en general.

Profundizando sobre el diseño de Intel Tunnel Falls estamos, como ya hemos dicho, ante el primer dispositivo qubit de espín de silicio de Intel que se pone a disposición de la comunidad investigadora. Ha sido fabricado en obleas de 300 milímetros en la planta de fabricación D1 de la propia Intel, tiene una potencia de 12 qubits y aprovecha las capacidades de fabricación industrial de transistores más avanzadas de Intel, como la litografía ultravioleta extrema (EUV por sus siglas) y las técnicas de procesamiento de puertas y contactos.

Como  sabrán algunos de nuestros lectores en los qubits de espín de silicio la información (el 0/1) se codifica en el espín (arriba/abajo) de un solo electrón. Cada dispositivo qubit es esencialmente un transistor de un solo electrón, lo que permite a Intel fabricarlo utilizando un flujo similar al empleado en una línea de procesamiento lógico de semiconductores complementarios de óxido metálico estándar (CMOS, por sus siglas en inglés).

Intel cree que los qubits de espín de silicio son superiores a otras tecnologías de qubits por la sinergia que ofrece con los transistores de vanguardia. Al tener el tamaño de un transistor, son hasta un millón de veces más pequeños que otros tipos de qubits que miden aproximadamente 50 nanómetros cuadrados, lo que permite un escalado mucho más eficiente. Por otro lado, la utilización 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 una tasa de rendimiento del 95% en toda la oblea y una uniformidad de voltaje 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 simultáneamente dependiendo de cómo opere la universidad o el laboratorio sus sistemas.

Intel ha confirmado que trabajará para mejorar el rendimiento de Tunnel Falls e integrarlo en su pila cuántica completa con el kit de desarrollo de software cuántico de la propia Intel. La compañía de Santa Clara también ha dicho que ya está desarrollando su chip cuántico de próxima generación, y que este estará basado en Tunnel Falls. Su lanzamiento está previsto para 2024.