Na nova tecnologia potencialmente revolucionária da computação quântica, o número de qubits que uma máquina usa para processar dados não é o único fator que importa. Mas é um grande negócio, e a Intel acredita que sua estratégia – ficar o mais próximo possível dos computadores convencionais – terá retorno no longo prazo, permitindo grandes contagens de qubits.
Em alguns aspectos, a Intel está atrás dos rivais no desenvolvimento de computadores quânticos. Espera ultrapassá-los com processadores de computador quânticos que eventualmente terão capacidade suficiente para cumprir a promessa dos computadores quânticos em trabalhos como o desenvolvimento de novos materiais para baterias ou painéis solares, tornando a fabricação de fertilizantes mais barata, otimizando investimentos financeiros, desenvolvendo melhores roupas impermeáveis, e a perspectiva um pouco mais assustadora de quebrar a criptografia de hoje. Os computadores quânticos também são promissores para acelerar a IA.
A computação quântica depende da estranha física do ultrapequeno. Os computadores convencionais armazenam dados em bits que armazenam zero ou um, mas o elemento fundamental que os computadores quânticos usam para armazenar e manipular dados, o qubit, pode armazenar uma combinação peculiar de zero e um através de um fenômeno chamado superposição. E vários qubits podem ser emaranhados, entrelaçando seus destinos computacionais de uma forma que pode acelerar drasticamente algumas tarefas computacionais.
Qubits são criaturas volúveis, facilmente perturbadas por forças externas que atrapalham os cálculos. Uma abordagem para resolver essa situação é agrupar vários qubits físicos em um único qubit maior com correção de erros que não perde o thread tão rapidamente. Mas a correção de erros significará que os computadores quânticos precisarão de ainda mais qubits.
“Você precisa escalar para milhões de qubits e escalar para milhões de qubits de correção de erros para obter cargas de trabalho de computação eficazes”, disse o diretor de tecnologia da Intel, Greg Lavender, em um discurso na conferência de inovação da Intel na quarta-feira.
É muito cedo para declarar vitória, mas James Sanders, analista da CCS Insight, acredita que a abordagem da Intel pelo menos é promissora. “A ideia de a Intel tentar aproveitar décadas de experiência em fabricação para construir um qubit em torno do silício funcionará inevitavelmente. Não sei se será líder de mercado”, disse ele.
Qualidade quântica primeiro, escala depois
Os rivais da Intel têm máquinas com dezenas de qubits, bem mais do que os 12 alojados no processador quântico Tunnel Falls da Intel, que o diretor do Intel Labs, Rich Uhlig, exibiu na Innovation. Uma sequência está em andamento.
“Estamos trabalhando em outro”, disse Uhlig, mas se recusou a compartilhar sua contagem de qubits. “Não direi quantos. Para nós, o que importa menos é o número e mais a qualidade.”
Um wafer de silício de 300 mm repleto de processadores Tunnel Falls abriga um total de 24.000 qubits – o presidente-executivo da Intel, Pat Gelsinger, mostrou um durante sua palestra na terça-feira – mas esse é um número um tanto acadêmico até que a Intel melhore a qualidade dos qubits. Os fatores de qualidade incluem melhorar a confiabilidade das operações de qubit, aumentar a conectividade entre qubits dentro do processador e, posteriormente, lidar com a correção de erros, disse ele.
A Intel também está trabalhando em uma tecnologia melhor para controlar os qubits usando seu processador Horse Ridge. É complicado, já que os processadores quânticos devem funcionar em temperaturas tão baixas e os processadores liberam calor residual.
Testar produtos também é difícil, pois leva horas para resfriar o hardware o suficiente para que a computação quântica funcione. Por esse motivo, a Intel criou um dispositivo que pode testar milhares de processadores ao mesmo tempo em baixas temperaturas para acelerar o desenvolvimento de hardware.
Muitos tipos de qubits
Existe mais ou menos uma maneira de fabricar computadores convencionais: elementos de circuito de processamento de dados chamados transistores, gravados em pastilhas de cristal de silício. Em contraste, as empresas estão explorando muitas maneiras diferentes de construir um computador quântico. Ainda não está claro qual caminho prevalecerá ou se múltiplas abordagens serão adotadas.
A placa de circuito que abriga o processador quântico Tunnel Falls da Intel, o quadrado no centro do dispositivo, é quase do tamanho da mão de um adulto.
IBM, Google e a startup Rigetti Computing são como qubits supercondutores – pequenos circuitos resfriados até uma fração de grau do zero absoluto. IonQ e Quantinuum gostam de armadilhas de íons, que transportam átomos eletricamente carregados para interações mais lentas, porém mais confiáveis. Outros estão trabalhando com átomos eletricamente neutros ou com partículas de luz chamadas fótons.
Depois de explorar a abordagem de qubit supercondutor, também chamada de qubits transmon, a Intel escolheu uma técnica que se aproxima da fabricação convencional de microprocessadores – que já é o pão com manteiga da empresa. Ele usa elétrons alojados em chips de silício, empregando uma propriedade da mecânica quântica chamada spin para registrar o estado do qubit.
Esses qubits de spin podem ser um concorrente no progresso da computação quântica que Sanders espera.
“Estou convencido de que haverá algo que não é um transmon [superconducting] ou armadilha de íons que acaba eclipsando a capacidade da computação quântica hoje em 2030”, disse ele.
