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Chip quantistico donato alla ricerca. Così Intel entra nei laboratori 

Alcuni centri di ricerca accademici e federali statunitensi avranno presto tra le mani il chip per qubit di spin al silicio più avanzato mai realizzato da Intel. Potranno usarlo per fare esperimenti sul calcolo quantistico e per aiutare l’azienda a migliorarne produzione e prestazioni

Pubblicato il 24 Lug 2023

Immagine di Panuwatccn su Shutterstock

Inesorabile, determinata e focalizzata, Intel continua a compiere passi avanti nella sua strategia a lungo termine per la realizzazione di un sistema di calcolo quantistico commerciale completo. Era solo febbraio quando ha pubblicato il Quantum Software Development Kit Version 1.0, uno stack di quantum computing in completa simulazione, un modo per offrire un ambiente personalizzabile per una grande varietà di sviluppatori. Meno di un mese fa ha però lanciato un’altra novità, stavolta rivolgendosi alla comunità accademica.

Nonostante ci sia ancora tanta strada da percorrere per poter mettere le mani su un computer quantistico fault tolerant, il gigante tech ha pensato che sia meglio far esplorare queste tecnologie ai ricercatori già ora. Anzi, il loro contributo potrebbe addirittura accelerare i tempi di sviluppo.

Nella pratica, ciò che ha fatto Intel è mettere il suo più recente chip nelle mani della ricerca quantistica. Allo stesso tempo, ha intrapreso una collaborazione con il Laboratory for Physical Sciences (LPS) dell’Università del Maryland, College Park’s Qubit Collaboratory (LQC), per far progredire gli studi sul quantum computing.

Tunnel Falls, un dispositivo inedito ad alto rendimento

Il chip messo a disposizione si chiama Tunnel Falls ed è un dispositivo di qubit di spin al silicio realizzato su wafer da 300 millimetri nell’impianto di produzione D1. Con i suoi 12 qubit è in grado di sfruttare le più avanzate capacità di produzione industriale di transistor di Intel, in primis la litografia a ultravioletti estremi (EUV) ma anche le tecniche di lavorazione di gate e contatti.

È un bel vantaggio, per l’azienda, il poterlo fabbricare con un flusso simile a quello utilizzato in una linea di elaborazione logica standard a semiconduttore complementare a ossidi metallici (CMOS). Ciò significa prima di tutto ottimizzare, ma anche “spingere” con più forza e immediatezza su rendimento e prestazioni. Per ora, con l’attuale dispositivo Tunnel Falls da 12 qubit, si è infatti già raggiunto un tasso di rendimento del 95% su tutto il wafer.

Un altro vantaggio consiste nella possibilità di formare da quattro a 12 qubit che possono essere isolati e utilizzati simultaneamente nelle operazioni, lasciando alle università la scelta, a seconda del tipo di gestione dei propri sistemi.

Il chip al silicio che avvera i sogni dei ricercatori

Al momento il Tunnel Falls è il chip per qubit di spin al silicio più avanzato mai realizzato da Intel. È quindi banale precisare che le istituzioni accademiche non sarebbero attualmente in grado di realizzare qualcosa di simile. Usufruendo di quello offerto loro gratuitamente, possono quindi evitare di spendersi in tentativi di auto-produzione e dedicarsi invece direttamente alle ricerche in campo quantistico.

Collaborando con LQC, nell’ambito del programma Qubits for Computing Foundry (QCF) dell’Ufficio di Ricerca dell’Esercito degli Stati Uniti, Intel ha iniziato a distribuire il suo chip ai primi laboratori quantistici: LPS, Sandia National Laboratories, University of Rochester e University of Wisconsin-Madison.

L’intenzione è quella di allargare la platea di riceventi per “democratizzare” i qubit di spin al silicio e permettere a un crescente numero di ricercatori di acquisire esperienza pratica di lavoro con array in scala di questi qubit. Il disegno è quello di mettersi al centro di un ecosistema universitario chiamato a condividere le informazioni raccolte nei laboratori, per far progredire la ricerca quantistica ma anche per aiutare la stessa Intel a migliorare le prestazioni e la scalabilità dei qubit.

Tanti e vari sono gli esperimenti possibili per approfondire le conoscenze sui fondamenti dei qubit e dei quantum dot o per sviluppare nuove tecniche per lavorare con dispositivi con qubit multipli. Sandia, per esempio, ha spiegato di voler confrontare direttamente diverse codifiche di qubit e di svilupparne nuove modalità di funzionamento. Lo può fare solo ora, grazie al livello di sofisticazione offerto dalla collaborazione con Intel che le permette di innovare gli algoritmi quantistici nel regime multi-qubit e di accelerare il tasso di apprendimento nei sistemi quantistici basati sul silicio.

Nuove generazioni di talenti da educare con Tunnel Falls

Oltre a offrire inedite opportunità per compiere progressi tecnici, Tunnel Falls rappresenta una potenziale occasione di progresso anche nel campo della formazione e dello sviluppo della forza lavoro. Con questo nuovo chip nei propri laboratori, mettendolo nelle mani degli studenti, le università potranno sviluppare la futura generazione di scienziati che creeranno i qubit del domani. Un player come Sandia potrà anche assumere e formare rapidamente nuovo personale in grado di lavorare nelle tecnologie dei qubit al silicio.

Semi di conoscenza che Intel vuole continuare ad annaffiare, sviluppando il suo chip quantistico di prossima generazione basato su Tunnel Falls, la cui uscita è prevista per il 2024. Allo stesso tempo, continuerà la sua strategia su larga scala, per integrare questo dispositivo nel suo stack quantistico completo con l’Intel Quantum Software Development Kit (SDK).

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