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Intel y QuTech Demuestran Qubits ‘Calientes’ de Alta Fidelidad para Sistemas Cuánticos Prácticos (English Only)

Intel Corporation inventó un flujo de fabricación de spin qubits en su tecnología de procesos de 300 mm, usando obleas isotópicamente puras, como ésta. (Crédito: Walden Kirsch/Intel Corporation)
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Lo nuevo: Intel, en colaboración con QuTech, publicó un artículo en Nature, que demuestra el control eficaz de los qubits “calientes”, la unidad fundamental de la computación cuántica a temperaturas superiores a 1 kelvin. La investigación también destacó el control coherente individual de dos qubits con fidelidades de un solo qubit de hasta 99.3%. Estos avances destacan el potencial para reunir los controles criogénicos del futuro sistema cuántico y los spin qubits de silicio, que se parecen mucho a un transistor de electrones, en un paquete integrado.

 “Este estudio representa un gran avance en nuestra investigación sobre los spin qubits de silicio, creemos que son candidatos prometedores para impulsar sistemas cuánticos a escala comercial, dada su semejanza con los transistores que Intel ha fabricado durante más de 50 años. La demostración que hicimos de qubits “calientes”, los cuáles pueden funcionar a temperaturas más altas y al mismo tiempo mantener una alta fidelidad, aspira a hacer posible una variedad de opciones de control local de qubits sin afectar su rendimiento.”–Jim Clarke, director de hardware cuántico en Intel Labs

¿Por qué es importante?: Aplicar la computación cuántica a los problemas prácticos depende de la capacidad de controlar y escalar a miles – si no millones – de qubits al mismo tiempo con altos niveles de fidelidad. Sin embargo, los diseños actuales de los sistemas cuánticos están limitados por el tamaño total del sistema, la fidelidad de los qubits y, sobre todo, por la complejidad de la electrónica de control necesaria para manejar la cuántica a gran escala.

Al integrar la electrónica de control y los spin qubits en el mismo chip se simplifican enormemente las interconexiones entre ambos. Pero, es fundamental aumentar las temperaturas a las que pueden operar los qubits para generar un avance. Anteriormente, se había demostrado que una computadora cuántica solo funcionaba dentro de un rango de milikelvins –una fracción de un grado sobre el cero absoluto. Gracias a esta investigación, QuTech – en asociación con Intel – ha probado su hipótesis de que los spin qubits de silicio tienen el potencial para funcionar a temperaturas ligeramente más altas que los sistemas cuánticos actuales, logrando dar un paso hacia la escalabilidad.

Con este planteamiento, Intel puede aprovechar su experiencia en tecnologías avanzadas de empaquetado e interconexión para ofrecer un camino escalable hacia la práctica cuántica.  Esta investigación se basa en el trabajo continuo de Intel en el progreso del desarrollo de sistemas cuánticos de pila completa, entre ellas, la introducción a finales del año pasado del primer chip de control cuántico criogénico Horse Ridge.

Acerca de los avances destacados clave: Normalmente, la información cuántica almacenada en esos qubitsse pierde con rapidez, a menos que los qubits se enfríen a casi cero absoluto (-273 grados centígrados ó 0 grados kelvin). En las investigaciones resaltadas en la publicación Nature, Intel y QuTech demostraron por primera vez el funcionamiento de qubits que están calientes, densos y coherentes. Estos qubits compactos funcionan con gran calidad y a temperaturas relativamente altas.

Mientras que el control de un solo qubit de más de 1 K con puntos cuánticos de silicio se demuestra simultáneamente con este trabajo, el control de dos qubits, hasta ahora, solo se ha podido lograr a una temperatura reducida de 40 milikelvins. La investigación llevada a cabo por Intel con QuTech muestra la lógica completa de dos qubits en un circuito cuántico que opera a 1.1 K.

A través de esta investigación, Intel y QuTech también demostraron la capacidad de controlar el spin de electrones de un sistema de dos qubits con fidelidades de un solo qubit de hasta 99.3% y la capacidad de ajuste preciso del sistema. Además, el equipo explicó que el rendimiento de los spin qubits se ve afectado mínimamente en los rangos de temperatura de 45 milikelvins a 1.25 kelvin.

Más información: Cómputo cuántico en Intel | Intel Labs

 

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