Il calcolo quantistico è un concetto di cui molti hanno sentito parlare, ma pochi lo comprendono. A SEEQC, apprezziamo l'aspetto educativo dell'introduzione di una nuova generazione nell'era quantistica. I progressi dei chip di calcolo quantistico saranno fondamentali per il futuro del calcolo quantistico, ma come funzionano esattamente questi chip?
Cos'è un chip di calcolo quantistico?
Un chip di calcolo quantistico funge da processore per i computer quantistici. Questi chip di calcolo quantistico contengono bit quantistici, o "qubit", il vantaggio chiave del calcolo quantistico rispetto al calcolo classico.
Un bit di calcolo classico può avere un valore di 0 o 1, ma un qubit può avere un valore di 0, 1 o entrambi. Ciò offre ai computer quantistici la capacità di elaborare equazioni e algoritmi in modo esponenzialmente più rapido rispetto ai computer classici. Per ora, questa tecnologia è su piccola scala, ma ha il potenziale per alterare in modo significativo il modo in cui guardiamo all'informatica.
Sfide dei chip di calcolo quantistico
Alcune sfide che i chip di calcolo quantistico devono affrontare sono la scalabilità e la produzione. Mentre il concetto di calcolo quantistico è stato introdotto nel 1959, l'industria è agli inizi. Il 21° secolo ha portato molti progressi vitali per l'informatica quantistica, ma un grosso ostacolo continuerà a essere l'informatica quantistica scalabile commercialmente. Le tecnologie di calcolo quantistico hanno il potenziale per rimodellare alcune delle più grandi industrie del mondo, ma solo se il processo di scaling continua ad avanzare.
Un'altra sfida nel processo di produzione dei chip sono i problemi della catena di approvvigionamento. La pandemia di COVID-19 ha provocato molte carenze di chip, portando a un'impennata della domanda di microchip. Mentre queste interruzioni della catena di approvvigionamento alla fine si dissolveranno, la produzione e la distribuzione efficienti di chip di calcolo quantistico saranno estremamente importanti per il futuro commerciale del calcolo quantistico.
Progressi nei chip di calcolo quantistico
I progressi nei chip di calcolo quantistico sono ben documentati. Nel 1996, il fisico David Di Vincenzo ha pubblicato "Di Vincenzo's Criteria", che descrive i cinque elementi vitali per la creazione di un computer quantistico. Per oltre 25 anni, questo elenco è servito da modello significativo per la produzione di dispositivi di calcolo quantistico. Solo due anni dopo, nel 1998, un computer quantistico funzionante a risonanza magnetica nucleare a due qubit è stato utilizzato per risolvere l'algoritmo di Deutsch, il primo algoritmo che è stato risolto meglio da un computer quantistico che da un computer classico.
Nel 2009, un team del National Institute of Standards and Technology ha creato il primo dispositivo di calcolo quantistico su chip. Più di recente, IBM ha infranto la barriera dei 100 qubit con il suo processore, "Eagle", nel 2021. Questo processore conteneva 127 qubit ed è stato una pietra miliare per il calcolo quantistico scalabile.
Come vengono prodotti i chip di calcolo quantistico?
La nostra struttura ha fabbricato più di 5.000 di chip elettronici superconduttivi. La fonderia ha la capacità di produrre praticamente qualsiasi chip superconduttore per i mercati commerciali, accademici e governativi; offrendo progettazione, sviluppo, simulazione, layout, fabbricazione, test criogenici ad alta velocità e confezionamento in un ambiente di produzione di livello mondiale.
La nostra capacità di elaborazione di wafer da 150 mm all'avanguardia è supportata da attrezzature avanzate in molteplici camere bianche. La capacità di volumi elevati consente ai clienti di sfruttare i rapidi miglioramenti sia della resa che delle prestazioni.
Panoramica del sistema su chip DQM (Digital Quantum Management).
La nostra tecnologia Digital Quantum Management (DQM) System-on-a-Chip è il collegamento tra hardware quantistico e algoritmi e applicazioni quantistici. Integrando le funzioni di gestione critiche su un chip, porta un nuovo livello di scalabilità e convenienza e abilita nuove funzionalità per il calcolo quantistico.
I processori brevettati Single Flux Quantum (SFQuClass) di SEEQC eseguiranno il controllo digitale dei qubit, la lettura e le classiche funzioni di elaborazione dei dati, oltre a essere una piattaforma per la correzione degli errori. Sono posizionati in prossimità e integrati con chip qubit in un ambiente raffreddato criogenicamente per ridurre drasticamente la complessità delle connessioni di ingresso/uscita e massimizzare i vantaggi di un controllo e lettura digitale classica veloce, precisa, a basso rumore e a basso consumo energetico.
Perché avere più qubit è importante
Avere più qubit in un chip di calcolo quantistico è importante perché ogni qubit aumenta significativamente la potenza di calcolo del chip di calcolo quantistico. Mentre l'industria del calcolo quantistico continua a correre verso la scalabilità commerciale, la capacità di creare chip di calcolo quantistico con sempre più qubit darà il tono al futuro del calcolo quantistico.
Come SEEQC può aiutare
In SEEQC, siamo in grado di produrre i nostri chip presso la nostra fonderia di chip interna, che ci dà la possibilità di evitare problemi di catena di approvvigionamento per la produzione di chip di calcolo quantistico e garantire una qualità di livello mondiale. Ci dedichiamo alla produzione di tecnologia informatica quantistica sostenibile a un livello scalabile dal punto di vista commerciale. Il rapido sviluppo dell'informatica quantistica è estremamente promettente e i progressi di oggi stanno aprendo la strada a un domani più luminoso per una nuova generazione di consumatori di informatica.