Computación cuántica avanza con la nueva & # 039; Gooseberry & # 039; Chip

 Chip informático criogénico de grosella espinosa

Un equipo de científicos e ingenieros de la Universidad de Sydney, Microsoft y EQUS, el Centro de Excelencia del Consejo Australiano de Investigación para la Ingeniería, han dado un paso hacia la ingeniería de una nueva generación de potentes ordenadores cuánticos. Quantum Systems.

El equipo, que publicó sus hallazgos en la edición del 25 de enero de Nature Electronics, inventó un chip de computadora criogénico capaz de funcionar a temperaturas cercanas al cero absoluto, lo que podría permitir una nueva cosecha de computadoras cuánticas de alto rendimiento capaces de realizar cálculos con miles de qubits, o más.

Los qubits son el equivalente cuántico de los bits utilizados por las computadoras tradicionales. Debido a que los qubits no son binarios, no procesan información usando ceros y unos, son capaces de un rendimiento mucho más rápido. Sin embargo, por diversas razones, las computadoras cuánticas, hasta ahora, solo podían acomodar unas pocas docenas de qubits. Es por eso que el nuevo chip criogénico, llamado Gooseberry, es un gran avance.

 Chip Gooseberry

El chip Gooseberry (rojo) se encuentra junto a un chip de prueba de qubit (azul) y un chip resonador (violeta). [Credit: Microsoft]

"Si el chip funciona como sugieren los investigadores y se puede producir de manera rentable, el diseño podría simplificar y acelerar el desarrollo de sistemas cuánticos más grandes", Charles King, analista principal de Pund-IT una firma de asesoría tecnológica, en Hayward, California, dijo a TechNewsWorld.

El investigador jefe de EQUS, el profesor David Reilly, explicó en un comunicado que para realizar el potencial de la computación cuántica, las máquinas necesitarán operar miles, si no millones de qubits.

"Las computadoras cuánticas más grandes del mundo operan actualmente con solo 50 o más qubits ", continuó. "Esta pequeña escala se debe en parte a los límites de la arquitectura física que controlan los qubits".

"Nuestro nuevo chip pone fin a esos límites", afirmó.

Congelación de errores

La mayoría de los sistemas cuánticos requieren qubits para funcionar a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15 grados Celsius). Eso les impide perder su "cuántica", el carácter de la materia o la luz que las computadoras cuánticas necesitan para realizar sus cálculos especializados.

"El entorno puede influir bastante en los qubits", explicó Heather West, analista de investigación senior en IDC .

"Cuando están influenciados, se pueden introducir errores", dijo a TechNewsWorld. "Al reducir el ambiente a temperaturas realmente frías, ayuda a eliminar errores".

"Cuantos más qubits tenga", continuó, "mejor rendimiento tendrá su computadora. El problema es que cuando los qubits comienzan a trabajar con entre sí, un proceso llamado entrelazamiento, porque son tan inestables que pueden comenzar a funcionar de manera incorrecta o decoherente. A medida que aumenta la escala, la decoherencia aumenta ".

Ella agregó que hay otra ventaja de trabajar cerca del valor absoluto cero. "Para lograr temperaturas súper frías, es necesario trabajar en el vacío, lo que ayuda a reducir los efectos ambientales en los qubits", dijo.

Nido de pájaros dorados

Como con cualquier dispositivo informático, para hacer algo útil, los dispositivos cuánticos necesitan instrucciones. Eso significa enviar y recibir señales electrónicas desde y hacia los qubits. Con la arquitectura cuántica actual, eso involucra muchos cables.

"Las máquinas actuales crean una hermosa matriz de cables para controlar las señales. Parecen un nido de pájaros dorados invertidos o una lámpara de araña", dijo Reilly.

"Ellos Son bonitos, pero fundamentalmente poco prácticos ", continuó. "Significa que no podemos escalar las máquinas para realizar cálculos útiles. Hay un cuello de botella real de entrada y salida".

Con Gooseberry se eliminan todos los cables. "Con solo dos cables que transportan información como entrada, puede generar señales de control para miles de qubits", dijo en un comunicado el ingeniero senior de hardware de Microsoft, Kushal Das, un inventor conjunto del chip.

Reilly comparó el estado actual de la cuántica computación a la etapa ENIAC de la computación en la década de 1940, cuando para hacer algo útil, una computadora requería salas de sistemas de control.

"Nuestra industria enfrenta quizás desafíos aún mayores para llevar la computación cuántica más allá de la etapa ENIAC", dijo Reilly.

"Necesitamos diseñar chips de silicio altamente complejos que operen a 0.1 Kelvin", continuó. "Es un entorno 30 veces más frío que el espacio profundo".

Un sistema de control cuántico real

Operar a temperaturas tan frías significa que el sistema necesita operar con un presupuesto de energía increíblemente bajo, señaló Sebastian Pauka, cuya investigación doctoral en la Universidad de Sydney se utilizó para conectar dispositivos cuánticos con el chip .

"Si intentamos poner más energía en el sistema, sobrecalentamos todo", explicó en un comunicado.

Para lograr su resultado, el equipo construyó el circuito integrado más avanzado para operar a temperaturas criogénicas .

"Lo hemos logrado mediante la ingeniería de un sistema que opera muy cerca de los qubits sin perturbar sus operaciones", explicó Reilly.

"Los sistemas de control actuales para qubits se eliminan a metros de la acción, por así decirlo ," él continuó. "Existen principalmente a temperatura ambiente".

"En nuestro sistema no tenemos que salir de la plataforma criogénica", dijo. "El chip está ahí con los qubits. Esto significa menor potencia y velocidades más altas. Es un sistema de control real para la tecnología cuántica".

Quantum Computer Race

King señaló que la computación cuántica está todavía en su infancia. "Todavía estamos en los primeros días, tanto en términos de construcción de sistemas cuánticos comerciales como en aprender a programar y trabajar con ellos", dijo.

"Se han logrado algunas cosas grandiosas, pero todavía hay mucho de terreno a cubrir antes de que la computación cuántica sea comercialmente viable ", agregó.

Las computadoras cuánticas de hoy se utilizan principalmente para resolver problemas de optimización. "Esos problemas se pueden encontrar en casi cualquier industria", dijo West.

Hodan Omaar, analista de políticas del Center for Data Innovation un grupo de expertos que estudia la intersección de datos, tecnología y La política en Washington, DC señaló que en Japón, las computadoras cuánticas se están utilizando para optimizar la recolección de basura.

Mientras tanto, Volkswagen está utilizando la computación cuántica para optimizar la recolección de piezas para sus automóviles. "Han demostrado que es más rentable usar una computadora cuántica, en comparación con una computadora tradicional", dijo a TechNewsWorld.

"Para un pequeño conjunto de aplicaciones, principalmente problemas de optimización en este momento, las computadoras cuánticas están mostrando que Son mejores para resolver algunos tipos de problemas ", dijo.

" A medida que mejoren las computadoras cuánticas ", agregó West," se utilizarán para resolver problemas más avanzados en campos como la química y la farmacéutica ".

"Todavía tenemos un largo camino por recorrer", continuó, "pero cuando lleguemos allí, estaremos resolviendo muchos problemas diferentes".

Uno de esos problemas ya está enfrentando a una nación contra otra. [19659003] "Si un país puede descubrir cómo construir una computadora cuántica lo suficientemente grande y segura, podría usarse para romper cualquier cifrado", explicó Omaar.

"Eso creó una carrera de computadoras cuánticas", dijo. "Si eres un país, tienes que estar en esa carrera porque si otro país se da cuenta primero, entonces tienes un gran problema de seguridad nacional".


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