Intel svela Tunnel Falls, chip quantistico per dare nuova linfa alla ricerca

Intel ha annunciato la disponibilità per i ricercatori di un nuovo chip quantistico in silicio, nome in Tunnel Falls, con 12 qubit. James Clarke, Director of Quantum Hardware di Intel, e Ravi Pillarisetty, Senior Device Engineer degli Intel Labs, hanno anche svelato un'importante collaborazione con il Laboratory for Physical Sciences (LPS) dell'Università del Maryland e il College Park's Qubit Collaboratory (LQC), un centro di ricerca nazionale, per far avanzare la ricerca nell'ambito del quantum computing.

Clarke ha spiegato perché Intel punta sugli spin qubit in silicio. Questa soluzione prevede che l'informazione sia codificata nello spin (up e down) di un singolo elettrone. Ogni dispositivo qubit è essenzialmente un transistor a singolo elettrone, il che permette a Intel di fabbricarlo applicando le tecnologie dei processi CMOS.

Intel ritiene che gli spin qubit in silicio siano superiori ad altre tecnologie per via dei punti di contatto con i transistor più avanzati. Avendo le dimensioni di un transistor, sono fino a 1 milione di volte più piccoli di altri tipi di qubit che misurano circa 50 nanometri quadrati, e questo consente - potenzialmente - una miniaturizzazione più efficiente. Secondo Nature Electronics, "il silicio potrebbe essere la piattaforma con il maggior potenziale per fornire un calcolo quantistico su larga scala".

Il nuovo chip quantistico Tunnel Falls con 12 qubit esce dalla Fab D1 in Oregon ed è realizzato su wafer a 300 mm. Grazie all'esperienza maturata in oltre 50 anni di storia, Intel è riuscita a ottenere una resa del 95% per wafer e un'uniformità della tensione simile a quella di un processo logico CMOS. Da ogni wafer si ottengono oltre 24.000 dispositivi quantum dot. Questi chip con 12 quantum dot possono formare da quattro a 12 qubit che possono essere isolati e utilizzati in operazioni simultanee a seconda di come l'università o il centro di ricerca gestisce il proprio sistema.

"Tunnel Falls è il chip spin qubit in silicio più avanzato di Intel finora e attinge a decenni di esperienza nella progettazione e produzione di transistor", ha sottolineato Jim Clarke. "Il rilascio del nuovo chip è il prossimo passo nella strategia a lungo termine di Intel per costruire un sistema di calcolo quantistico commerciale completo. Mentre ci sono ancora domande e sfide fondamentali che devono essere risolte lungo il percorso verso un computer quantistico resistente agli errori, la comunità accademica può ora esplorare questa tecnologia e accelerare lo sviluppo della ricerca".

Oggi le istituzioni accademiche non hanno le capacità di Intel nella produzione in volumi di soluzioni quantistiche. Tunnel Falls nasce quindi per dare ai ricercatori la possibilità di fare esperimenti, comprendere meglio alcuni punti fermi del regno quantistico e sviluppare nuove tecniche per lavorare con dispositivi con più qubit.

La società guidata da Pat Gelsinger, in sostanza, punta a "democratizzare" la ricerca quantistica, indirizzandola nella strada da lei imboccata, ovvero quella degli spin qubit in silicio. L'iniziativa in collaborazione con LQC porterà Tunnel Falls nei laboratori di LPS, Sandia National Laboratories, University of Rochester e University of Wisconsin-Madison, con l'obiettivo futuro di raggiungere altri centri e atenei.

Le informazioni raccolte saranno condivise con la comunità per far progredire la ricerca e aiutare Intel a migliorare le prestazioni e la scalabilità dei qubit. Nel corso dei prossimi mesi la società continuerà a lavorare per migliorare le prestazioni di Tunnel Falls e integrarlo nell'Intel Quantum Software Development Kit (SDK). La casa di Santa Clara sta già sviluppando il successore di Tunnel Falls e si aspetta di rilasciarlo nel corso del 2024.

I computer quantistici puntano a risolvere in modo esponenzialmente più veloce problemi complessi che oggi sono di difficile risoluzione anche per i supercomputer classici più potenti al mondo. Potremo fare scoperte incredibili in svariati settori, da farmaci innovativi per curare le malattie a soluzioni per mitigare il riscaldamento climatico, senza dimenticare altri ambiti come quello della chimica, della fluidodinamica e molti altri.

Secondo Intel, i computer quantistici affiancheranno e potenzieranno i tradizionali sistemi HPC, non li sostituiranno. A oggi abbiamo soluzioni "proof of concept" che già superano le capacità di calcolo degli odierni supercomputer. Nel giro di alcuni anni avremo sistemi con migliaia di qubit e saremo in grado di fare la correzione degli errori e applicare algoritmi per avere qubit logici. Per avere sistemi commerciali, però, serviranno milioni di qubit, cosa che non sarà raggiunta se non dopo il 2030, una data però che è puramente indicativa per sottolineare che tali sistemi non sono certo dietro l'angolo.