Programmazione su un chip quantistico in silicio
Informatica quantistica è il più promettente per il progresso dei processi informatici come l’intelligenza artificiale, le previsioni climatiche e altro ancora. Finora, però, l’informatica quantistica è agli inizi, con molta ricerca ma poche applicazioni nella vita reale. Tutte le principali aziende tecnologiche stanno lavorando per far progredire l'informatica quantistica e, essendo uno dei leader, Intel spera di utilizzare gli "spin qubit" per aiutare a introdurre la tecnologia nel mainstream.
Nella sua forma più elementare, un bit quantistico (qubit) è simile al bit binario utilizzato nell’informatica tradizionale. Con l'informatica quantistica, l'informazione è indicata dalla polarizzazione di un fotone. Durante l'elaborazione standard, i bit sono sempre in uno dei due stati, zero o uno. Con l’informatica quantistica, tuttavia, i qubit possono effettivamente trovarsi in più stati contemporaneamente. Senza entrare troppo nei dettagli, questo fenomeno teoricamente consente a un computer quantistico di funzionare un numero enorme di calcoli in parallelo e, in alcuni casi, con prestazioni molto più veloci rispetto ai computer tradizionali compiti.
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Mentre la maggior parte del settore, compresa Intel, sta lavorando su un tipo specifico di qubit, noto come qubit superconduttori, Intel sta cercando in una struttura alternativa nota come “spin qubit”. Mentre i qubit superconduttori si basano su circuiti elettronici superconduttori, come il suggerisce il nome, gli spin qubit funzionano nel silicio e, secondo Intel, superano alcune delle barriere che hanno ostacolato l'informatica quantistica Indietro.
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Questo approccio alternativo sfrutta il modo in cui i singoli elettroni ruotano su un dispositivo di silicio e questo movimento è controllato tramite l’uso di impulsi a microonde. Quando un elettrone ruota su se stesso, viene generato un valore binario pari a 1, mentre quando l'elettrone ruota verso il basso viene generato un valore binario pari a 0. Perché questi elettroni possono anche esistere in uno stato di “sovrapposizione” in cui possono agire essenzialmente come se fossero entrambi in alto e allo stesso tempo verso il basso, consentono l'elaborazione parallela che può produrre più dati rispetto a un sistema tradizionale computer.
Gli spin qubit presentano numerosi vantaggi rispetto alla tecnologia dei qubit superconduttori che guida la maggior parte della ricerca contemporanea sull’informatica quantistica. I qubit sono oggetti fragili, facilmente distrutti dal rumore o anche dall'osservazione involontaria, e la loro natura i qubit superconduttori implicano che richiedono strutture fisiche più grandi e devono essere mantenuti a temperature molto basse temperature.
Poiché sono basati sul silicio, tuttavia, gli spin qubit hanno dimensioni fisiche più piccole e ci si può aspettare che restino insieme per periodi di tempo più lunghi. Possono anche funzionare a temperature molto più elevate e quindi non richiedono lo stesso livello di complessità nella progettazione del sistema. E, naturalmente, Intel ha una straordinaria esperienza nella progettazione e produzione di dispositivi in silicio.
Come tutto l’informatica quantistica, la tecnologia spin qubit è nelle sue fasi nascenti. Se Intel riuscisse a risolvere i problemi, tuttavia, gli spin qubit potrebbero aiutare a portare il calcolo quantistico in applicazioni commerciali effettive molto prima di quanto attualmente previsto. L’azienda prevede già di utilizzare le sue strutture di fabbricazione esistenti per creare “molti wafer a settimana” di chip di test spin qubit e dovrebbe iniziare la produzione nei prossimi mesi.
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