Ordinadors quàntics: el nou xip de silici ens acosta més a prop, diu el seu creador

A Andrew Dzurak li agrada pensar en termes globals, fins i tot si no tot s'ha enfocat encara.

Professor d’enginyeria a la Universitat de Nova Gal·les del Sud de Sydney i director de l’Institut Nacional de Fabricació d'Austràlia, l'objectiu de Dzurak és crear la primera computadora quàntica pràctica. I creu que el disseny del seu equip revelat recentment per a un xip d'ordinador quàntic podria representar un primer pas crucial per a aquesta destinació, i tot està basant-se en l'arquitectura de xips de silici que alimenta els ordinadors actuals.

"Proporciona una" visió "o una" via "per construir un processador quàntic a gran escala, amb els milions de qubits que seran necessaris per resoldre una sèrie de problemes importants", explica Invers.

La computació quàntica és un avanç que es podria dir el definint l’assoliment tecnològic del segle XXI - suposant que, per descomptat, podem retirar-lo en els propers 83 anys. Això no és cert, considerant que una computadora quàntica totalment operativa hauria de tenir milions de bits quàntics o qubits a cada xip. Els que s'estan desenvolupant a llocs com Google s’aconsegueixen al voltant de 50 qubits, sense cap garantia que aquests dissenys puguin escalar cap amunt.

Però, com expliquen Dzurak i els seus companys d’investigació en un article publicat el divendres passat Nature Communications, creuen que el seu disseny pot ser construït per incloure el menagerie necessari de qubits, aprofitant cadascun dels estranys quàntics per transcendir les limitacions del binari i resoldre ràpidament problemes que portarien ordinadors tradicionals de milions d’anys.

"Aquesta és una analogia molt simplista, però suposo que podríeu dir que és com quan l'equip de moonshot tenia un disseny complet per a tota la missió, inclosos els motors de coets, el calendari de les etapes, el mòdul d'aterratge, l'espai adequat, etc ", diu. "Per tal de realitzar un gran projecte, heu de tenir una visió de com tot encaixa i això és el que hem volgut fer amb aquest document".

L’equip de Dzurak se centra en els xips quàntics de silici, un dels cinc principals candidats a l’arquitectura quàntica de l’ordinador. El seu avantatge fonamental és que és una extensió de la tecnologia de xips de silici que ja s’utilitza, que ofereix una guia aproximada sobre com fer que els qubits siguin prou petits com per adaptar-se a milions d’un sol xip.

"Suposo que és just dir que no dedicaria la major part del treball de la meva vida a qüestions de silici si no crec que fossin el camí correcte", diu, tot i que reconeix la capacitat de miniaturitzar aquests crear altres problemes. "Això és en realitat un avantatge important respecte a altres qubits, ja que significa que podeu empaquetar molts més qubits en un sol xip, però també crea alguns desafiaments a l'hora d'aconseguir tantes línies de control en un volum petit. En part, aquest és un dels reptes clau que el nostre treball pretén abordar ".

El fet que aquests xips comparteixin tantes funcions amb els xips d’avui també significa que es poden construir amb materials ja disponibles i en ús. El document detalla més detalls sobre com aquest disseny resol més problemes tècnics, com ara corregir errors en els càlculs del qubit i construir els circuits necessaris per controlar i llegir tots aquests milions de components quàntics.

Què tan a prop ens acosta a una veritable i pràctica computadora quàntica?

"Volem començar a utilitzar els processos de fabricació de xips de silici per fer primer un sistema petit (diguem 10 qubit), l’objectiu número u, que esperem aconseguir en 3 o 5 anys", diu Dzurak. “Després volem assolir un major nivell d’integració, apuntant a dir 100 qubits al voltant de 6-10 anys. Al voltant de 100 qubits tindríem un prototip que llavors podria continuar augmentant encara més al llarg del temps, però que ja es podria aplicar a alguns problemes interessants."

Dzurak diu que aquests terminis depenen en gran mesura de la quantitat d'inversions que rep el seu grup. Tenint en compte la visió de l’equip d’una veritable computadora quàntica, sorgiran recursos importants. Però almenys aquesta visió mai no ha estat més clara.

"Quan vaig començar aquest treball de disseny, volia tenir una visualització del que podria semblar un xip completament computacional", diu. "Ha estat molt important, ja que ha destacat tant els beneficis de l’ús del silici com els reptes de fer un processador quàntic complet. Hi ha encara reptes d’enginyeria molt reals, que tindran el poder i la determinació de resoldre, però ara tenim un objectiu real a l’objectiu ".