Intel espera sua abordagem de computação quântica para rivais do Leapfrog

1. Intel acredita que sua estratégia de manter sua tecnologia de computadores quânticos o mais próximo possível dos computadores convencionais terá sucesso a longo prazo, possibilitando grandes quantidades de qubits.
2. Computadores quânticos podem acelerar o desenvolvimento de novas tecnologias como baterias e painéis solares, fertilizantes mais baratos, investimentos financeiros melhores, roupas à prova d’água e quebra de criptografia atual.
3. Existem várias abordagens para construção de computadores quânticos, como qubits supracondutores, ionizados ou fótons, e ainda não está claro qual se tornará predominante.

Na potencialmente revolucionária nova tecnologia de computação quântica, o número de qubits que uma máquina usa para processar dados não é o único fator que importa. Mas é uma grande questão e a Intel acredita que sua estratégia – permanecendo o mais próximo possível dos computadores convencionais – dará certo a longo prazo, permitindo grandes contagens de qubits.

Por algumas métricas, a Intel fica atrás de rivais no desenvolvimento de computadores quânticos. Ela espera ultrapassá-los com processadores de computador quântico que eventualmente terão capacidade suficiente para cumprir a promessa dos computadores quânticos em trabalhos como desenvolver novos materiais para baterias ou painéis solares, tornar fertilizantes mais baratos de fabricar, otimizar investimentos financeiros, desenvolver roupas à prova d’água melhores e a perspectiva um pouco assustadora de quebrar a criptografia de hoje.

Computadores quânticos também mostram potencial para acelerar a IA. A computação quântica se baseia na física estranha do ultrapequeno. Computadores convencionais armazenam dados em bits que armazenam apenas zero ou um, mas o elemento fundamental que os computadores quânticos usam para armazenar e manipular dados, o qubit, pode armazenar uma peculiar combinação de zero e um através de um fenômeno chamado superposição. E múltiplos qubits podem ser entrelaçados, trançando seus destinos computacionais de uma forma que promete acelerar drasticamente algumas tarefas de cálculo.

Qubits são criaturas inconstates, facilmente perturbadas por forças externas que desviam cálculos. Uma abordagem para lidar com essa situação é agrupar múltiplos qubits físicos em um único qubit maior corrigido de erros que não perca o fio tão rápido. Mas a correção de erros significará que os computadores quânticos precisarão de ainda mais qubits. “Você tem que escalar para milhões de qubits e escalar para milhões de qubits corrigidos de erros para obter cargas de trabalho computacionais efetivas”, disse o chefe de tecnologia da Intel, Greg Lavender, em discurso na conferência Intel Innovation na Quarta-feira.

Ainda é cedo para declarar vitória, mas o analista da CCS Insight, James Sanders, acredita que a abordagem da Intel pelo menos mostra promessa. “A ideia da Intel de explorar décadas de experiência na fabricação para construir um qubit em torno de silício inevitavelmente dará certo. Eu não sei se vai ser líder de mercado”, disse.

Rivais da Intel têm máquinas com dezenas de qubits, muito acima dos 12 abrigados no processador quântico Tunnel Falls da Intel que o diretor do Intel Labs, Rich Uhlig, mostrou no Innovation. Uma continuação está em desenvolvimento. “Estamos trabalhando em outro”, disse Uhlig, mas ele se recusou a compartilhar sua contagem de qubits. “Não direi quantos. Para nós, é menos sobre o número e mais sobre a qualidade.” Um wafer de silício de 300mm equipado com processadores Tunnel Falls abriga 24.000 qubits no total – o CEO da Intel, Pat Gelsinger, mostrou um na terça-feira – mas isso é um número acadêmico até que a Intel melhore a qualidade dos qubits.

Fatores de qualidade incluem melhorar a confiabilidade das operações do qubit, aumentar a conectividade entre qubits dentro do processador e, posteriormente, enfrentar a correção de erros, disse ele. A Intel também está trabalhando em uma tecnologia melhor para controlar os qubits usando o processador Horse Ridge. É complicado, já que os processadores quânticos devem funcionar em temperaturas tão frias e os processadores geram calor residual. Testar produtos também é difícil, já que leva horas para resfriar hardware o suficiente para que a computação quântica funcione.

Por esse motivo, a Intel criou um dispositivo que pode testar milhares de processadores de uma vez a temperaturas frias para acelerar o desenvolvimento de hardware. Há basicamente um modo de fazer computadores convencionais: circuitos eletrônicos de processamento de dados chamados transistores que são gravados em wafers de cristal de silício. Em contraste, as empresas estão explorando muitas abordagens muito diferentes para construir um computador quântico. Ainda não está claro qual caminho prevalecerá ou se múltiplas abordagens serão adotadas.

O circuito impresso que abriga o processador Tunnel Falls da Intel, o quadrado no centro do dispositivo, tem aproximadamente o tamanho de uma mão de adulto. A IBM, o Google e a startup Rigetti Computing gostam de qubits supracondutores – pequenos circuitos resfriados a frações de graus acima do zero absoluto. A IonQ e a Quantinuum gostam de armadilhas iônicas, que transportam átomos carregados eletricamente para interações mais lentas, mas mais confiáveis. Outros estão trabalhando com átomos neutros elétrica ou partículas de luz chamadas fótons.

Depois de explorar a abordagem de qubits supracondutores, também chamada de qubits transmon, a Intel em vez disso escolheu uma técnica próxima da fabricação de microprocessadores convencionais – já o principal negócio da empresa. Ele usa elétrons alojados em chips de silício, empregando uma propriedade mecânica quântica chamada spin para registrar o estado do qubit. Esses qubits de spin podem ser um candidato a entregar o progresso esperado por Sanders na computação quântica.

“Estou convencido de que haverá algo que não seja um transmon [supracondutor] ou um armadilha iônica que acabará superando a capacidade da computação quântica hoje em 2030”, disse ele.