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Intel se basa en gran medida en la estrategia cuántica de dos vías

Hola otra vez. Te escribe Simón Sánchez y esta vez te voy a hablar sobre Intel se basa en gran medida en la estrategia cuántica de dos vías

La computación cuántica ha vivido tanto tiempo en el futuro que ha adquirido una vida futurista propia, con un Ciclo de exageraciones al estilo de Gartner esto incluye desencadenantes de innovación, expectativas infladas y, aunque todavía faltan años para un sistema cuántico útil, depresiones anticipatorias de desilusión.

A saber, está Mikhail Dyakonov en el Espectro IEEE de noviembre, que, incluso cuando los inversores, las empresas y los países invierten miles de millones en el quantum, dice que nunca funcionará. El físico teórico de la Universidad de Montpellier en Francia sostiene que la corrección de errores (monitoreo de variables y corrección de errores) no es posible en una escala cuántica. «Una computadora cuántica útil debe procesar una serie de parámetros continuos», escribió Dyakonov, «… mayor que el número de partículas subatómicas en el universo observable».

Podría ser. Pero apostar contra las moscas cuánticas de cara a siglos de avances tecnológicos que refuerzan la máxima: lo que podemos concebir, podemos lograr. A nivel técnico, contra Dyakonov es un investigador postdoctoral en QuTech, parte de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos (ver su refutación en Calendae), quien escribe: «Ninguna computadora, clásica o cuántica, debería procesar ni una sola parámetro continuo. En las computadoras clásicas, podemos usar aritmética de punto flotante para aproximar parámetros continuos usando un número finito de bits «.

Jim Clarke de Intel

En contraste con Dyakonov, también está Jim Clarke, director de hardware cuántico en Intel Labs, quien nos dijo en una entrevista reciente que, por más desalentador que pueda ser la corrección de errores cuánticos, hay desafíos cuánticos más difíciles de superar. comenzando con la escala, que en el cuántico el mundo es de otro mundo.

Esto se debe a que, como se describe en una revisión reciente de la tecnología del MIT artículo, «Las unidades fundamentales de cálculo … son los qubits, que, a diferencia de los bits, pueden ocupar un estado cuántico de 1 y 0 simultáneamente. Al conectar los qubits a través de un fenómeno casi místico conocido como entrelazamiento, las computadoras cuánticas pueden generar aumentos exponenciales de potencia de procesamiento «.

Dejando de lado la idea de que los qubits pueden ser tanto unos como ceros (el profesor de la Universidad de Nottingham, Phil Moriarty: «Como físico cuántico, no lo entiendes, te acostumbras»), en la explicación de Clarke, un qubit es como una moneda que gira: es a la vez cara y cruz. Este es el principio de «cuántica superposición. «

“Entonces, si hago girar dos monedas simultáneamente, tendría cuatro estados al mismo tiempo; con tres monedas, ocho estados «, dijo Clarke.» Con 300 monedas girando, ¿cuántos estados puedo tener? Son dos a tres centésimas, que son más estados de los que hay en el universo. A 50 puedes representar más estados de lo que podría hacer cualquier supercomputadora «.

Esto nos lleva a la mayor preocupación cuántica de Clarke: la interconexión. Sosteniendo una unidad de procesamiento de qubits superconductores (QPU – ver a la izquierda) en la mano, Clarke dijo: «Si toman este chip, tengo 49 qubits y 108 conectores coaxiales para el mundo exterior. ¿Cómo sería si tuviera un millón de qubits? Puedo tener 2 millones de cables coaxiales para el mundo exterior. Tal vez eso sea lo que Sistema ENIAC parecía en la década de 1940, pero no es así como se ve el sistema convencional. Entonces, lo que más me preocupa es el cableado de sus interconexiones. «

En comparación, dijo Clarke, un chip de servidor Intel Xeon tiene 7 mil millones de transistores y solo 2,000 conectores, principalmente para energía y tierra.

El problema del cableado es un factor que contribuye a la estrategia cuántica de dos vías de Intel: una vía es el desarrollo de un qubit superconductor «convencional» (en el mundo cuántico), que la mayoría de las empresas (IBM, Google, Rigetti y otras ) están tratando de perfeccionarse; El otro camino de desarrollo de Intel es el qubit de espín de silicio (SSQ), que Intel está siguiendo junto con la Universidad de Delft, la Universidad de Nueva Gales del Sur y Princeton, y que parece un transistor.

Mientras que desde un punto de vista de desarrollo menos maduro del qubit superconductor (que ha alcanzado alrededor de 50 qubits entrelazados), el SSQ (ahora en alrededor de 23 qubits entrelazados) puede aprovechar la herencia de chips de Intel más fácilmente.

“Cuando piensas en Intel, probablemente pienses en ella como una empresa de transistores”, dijo Clarke, “y estarías en lo cierto. (SSQ) … se parece mucho a un transistor. Lo describiría como un solo transistor electrónico. «

Intel es la única empresa importante que investiga SSQ, según Clarke.

«Nuestro pensamiento es mirar tecnologías similares (qubits superconductores) como algunos de nuestros competidores, pero también estamos buscando nueva tecnología que se parezca a nuestros transistores en la infraestructura que tenemos», dijo Clarke. “Podemos aprovechar nuestra infraestructura multimillonaria para fabricar estos dispositivos. Así que es una gran apuesta que estamos haciendo … Estamos haciendo ambas cosas, básicamente estamos protegiendo las apuestas «.

Una ventaja potencial del SSQ (imagen derecha) es que es «un millón de veces más pequeño que el qubit superconductor», dijo Clarke. “…. solo desde el punto de vista inmobiliario, si esto tiene 49 (cables coaxiales), entonces me pregunto cómo sería un millón. Sería enorme. Pero con el silicio girando, no hay ninguna razón por la que no podamos tener una densidad similar a nuestra lógica avanzada o memoria avanzada, por lo que no hay ninguna razón por la que no podamos llegar fácilmente a los millones … Esperemos acelerar eso. tecnología y hacerlo competitivo con los qubits superconductores y luego, con suerte, la tecnología escalará «.

La estrategia de dos vías de Intel plantea otro desafío para Clarke: cómo acelerar el desarrollo de una sobre la otra. «Pero es difícil para mí imaginar que pronto estaríamos renunciando a la tecnología que parece transistores, siendo una empresa de transistores», dijo.

Clarke admite que IBM, Google y otros han estado trabajando en la tecnología cuántica por más tiempo que Intel, pero argumenta que Intel tiene ventajas que otros no pueden igualar, sobre todo la arquitectura y la experiencia de procesos de Intel.

«Podemos aprovechar las instalaciones de fabricación de última generación», dijo Clarke, citando la investigación que el grupo cuántico llevó a cabo junto con Arizona Packaging Group de Intel para mejorar el rendimiento y la confiabilidad.

«Tenemos a nuestros ingenieros de fabricación trabajando en el chip, tenemos gente trabajando en la electrónica de control para la QPU, tenemos gente que desarrolla arquitecturas para la QPU», dijo Clarke. “Todos están trabajando en la experiencia de Intel. Estamos tratando de armar un sistema completo «.

Las empresas sin fabricación avanzada, dijo Clarke, probablemente confían en “algo que parece un laboratorio universitario. Puedes imaginar que un profesor universitario puede hacer un buen transistor. Pero, ¿puede construir 7 mil millones de todos modos y ponerlos en un chip que podrías comprar para un servidor? «

Citó el campus Intel Romler Acres de 500 acres en Hillsboro, Oregón, donde, aunque el trabajo cuántico de Intel es experimental, «todavía estamos ejecutando nuestro material en las mismas fábricas donde operan nuestras tecnologías avanzadas, y esto debe ser considerado una ventaja …. Podemos utilizar herramientas de última generación con controles de proceso, prestamos mucha atención a la deposición de nuestro material ”.

Años cuánticos después, los desarrolladores cuánticos necesariamente adoptan horizontes a largo plazo. Clarke estima que el cuanto está a media década de un salto significativo en el rendimiento del sistema.

«Creo que hay una carrera por la supremacía cuántica», dijo. “A un cierto número, 50 o 60 (qubits), alguien dirá que se nos ha ocurrido un problema que no se puede resolver con una computadora clásica. Sería un hito, pero no es un hito práctico. Creo que poder hacer un problema de optimización o caracterizar la configuración de una molécula que no se puede hacer con una computadora clásica sería un primer hito. Probablemente estaremos cinco o seis años después de eso. «

La espera de los resultados va en contra de nuestra cultura impaciente, pero Clarke sugiere que el progreso cuántico se coloca en una perspectiva histórica.

«En un campo donde el progreso de las computadoras se mide durante uno o dos años, cuando se dice que algo (cuántico) está a 10 años, algunos dirán que bien podría ser para siempre», dijo. “Pero si miras la historia de la electrónica, el primer transistor fue 1947, el primer transistor de silicio fue 1954, el circuito integrado fue 1958 y el primer microprocesador fue 1970. Así que estas cosas no suceden. durante la noche. Si echa un vistazo a dónde estamos, hemos superado el equivalente del primer circuito integrado y ahora estamos tratando de alcanzar un tamaño lo suficientemente grande como para hacer algo útil. Entonces … si decimos que estamos a 10 años de tener algunos miles de qubits para hacer algo que no se puede hacer de otra manera, en realidad no está tan lejos. «

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