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Quantum Inside: Intel produce un nuovo chip esotico
Intel
Intel ha iniziato a produrre chip per computer quantistici.
Il nuovo hardware è troppo debole per fare molto lavoro reale, ma offre un forte segnale che la tecnologia si sta avvicinando sempre di più alle applicazioni del mondo reale. Stiamo [spostando] l'informatica quantistica dallo spazio accademico allo spazio dei semiconduttori, afferma Jim Clarke, direttore dell'hardware quantistico presso Intel.
Mentre i normali computer memorizzano e manipolano i dati rappresentando binari uno sabbia 0 s, un computer quantistico utilizza bit o qubit quantistici, sfruttando i fenomeni quantistici per rappresentare i dati in più di uno stato contemporaneamente. Ciò consente di calcolare le informazioni in un modo fondamentalmente diverso e di eseguire alcuni calcoli paralleli nello stesso tempo necessario per eseguirne uno singolo.
L'informatica quantistica è stata a lungo una curiosità accademica e ci sono enormi sfide per gestire le informazioni quantistiche in modo affidabile. Ora sta crescendo la sensazione, tuttavia, che la tecnologia possa emergere dai laboratori di ricerca nel giro di pochi anni (vedi 10 Breakthrough Technologies 2017: Practical Quantum Computers).
Il chip quantistico di Intel utilizza qubit superconduttori. L'approccio si basa su un progetto di circuito elettrico esistente ma utilizza un fenomeno elettronico fondamentalmente diverso che funziona solo a temperature molto basse. Il chip, in grado di gestire 17 qubit, è stato sviluppato negli ultimi 18 mesi da ricercatori in un laboratorio in Oregon ed è stato prodotto in una struttura Intel in Arizona.
Il lavoro è stato svolto in collaborazione con QuTech , una società olandese nata dall'Università di Delft, specializzata in informatica quantistica. QuTech ha compiuto progressi significativi negli ultimi anni verso lo sviluppo di qubit più stabili. Intel ha investito 50 milioni di dollari in QuTech nel 2015.
I ricercatori Intel hanno adattato il design del processore flip chip da 300 nanometri esistente dell'azienda per supportare la delicatezza dell'elaborazione quantistica. Ciò significa che i processori devono funzionare a temperature bassissime e devono essere impermeabili alle interferenze di radiofrequenza. I qubit sono stabili solo in condizioni di freddo estremo e i ricercatori hanno modificato i materiali, il design del circuito e le connessioni tra i diversi componenti.
Intel non è l'unica azienda che lavora per rendere pratico il calcolo quantistico. Anche Google, IBM, Microsoft e altri stanno spingendo per sviluppare la prima macchina quantistica in grado di svolgere un lavoro reale.
Intel è relativamente in ritardo sul gioco, ma la società scommette che la sua esperienza di fabbricazione può aiutarla a raggiungere o superare i suoi rivali. Clarke afferma che l'azienda ha scelto di concentrarsi sull'informatica quantistica nel 2014, immaginando che potrebbe accelerare i progressi utilizzando i metodi di produzione esistenti. Intel è l'unico giocatore che dispone di tecnologie avanzate di produzione e confezionamento, dice (vedi Intel Bets It Can Turn Everyday Silicon into Quantum Computing's Wonder Material).
Man mano che le capacità dei chip quantistici aumentano, questi dispositivi dovrebbero raggiungere un punto critico in cui alcuni tipi di calcoli possono diventare molto più veloci. Ciò dovrebbe interessare più immediatamente campi come la chimica e la scienza dei materiali, consentendo modelli molecolari immensamente complessi. Ma le nuove capacità potrebbero anche generare una serie di nuove idee.
Di recente, c'è stata qualche speranza che il calcolo quantistico potesse essere utilizzato per accelerare l'apprendimento automatico. Sono stati proposti diversi nuovi algoritmi per apprendimento automatico quantistico , ma con ciascuna di esse persistono sfide significative.
Jim Held, direttore delle tecnologie emergenti presso Intel Labs, afferma che l'azienda sta esplorando algoritmi insieme alla sua ricerca sull'hardware. Pensiamo che ci siano importanti sviluppi nell'avere algoritmi ibridi in grado di utilizzare il meglio delle capacità classiche con i punti di forza dei computer quantistici, dice.
Hartmut Neven , che guida il progetto di calcolo quantistico di Google, ha affermato che la società costruirà un sistema a 49 qubit entro il prossimo anno. A quel punto la macchina sarebbe in grado di eseguire calcoli che non potrebbero essere simulati su un supercomputer convenzionale, un benchmark denominato supremazia quantistica .