Investigadores e ingenieros de QuTech en los Países Bajos y de Intel Corp., diseñó y probó conjuntamente un chip para controlar qubits que puede operar a temperaturas extremadamente bajas, y abre la puerta para solucionar el "cuello de botella del cableado, "un paso importante hacia una computadora cuántica escalable. Sus resultados se publican en la revista científica Naturaleza .

Cada unidad básica de una computadora cuántica, un qubit, normalmente se direcciona individualmente mediante un solo cable. "Esto se interpone en el camino de una computadora cuántica escalable, ya que millones de qubits requerirían millones de cables ”, explica el investigador principal Lieven Vandersypen de QuTech. "Esto se llama el 'cuello de botella del cableado". En las computadoras tradicionales, un procesador moderno con miles de millones de transistores tiene solo unos pocos miles de conexiones. Las temperaturas criogénicas a las que operan los qubits (20 milikelvin, o alrededor de -273 grados Celsius) complican el uso de soluciones tradicionales ". Un chip de este tipo simplemente no podría soportar las temperaturas extremas, por lo que se ha diseñado y probado un nuevo chip de control criogénico.

Intel Horse Ridge

Ingenieros de Intel y QuTech, una colaboración entre la Universidad Tecnológica de Delft y TNO, la Organización de los Países Bajos para la investigación científica aplicada:diseñó un circuito integrado especial basado en silicio capaz de resistir el frío (3 grados Celsius por encima del cero absoluto) y también abordar los qubits. El chip "Horse Ridge" lleva el nombre del lugar más frío de Oregon, el estado donde reside el laboratorio de Intel.

"Utilizamos la misma tecnología adoptada para el microprocesador convencional, la tecnología CMOS. Para Horse Ridge, utilizamos específicamente la tecnología FinFET de bajo consumo de energía de 22 nm de Intel ", dijo el co-investigador principal Edoardo Charbon, jefe del Laboratorio de Arquitectura Cuántica Avanzada de EPFL. "Como los dispositivos electrónicos funcionan de manera muy diferente a temperaturas criogénicas, utilizamos técnicas especiales en el diseño del chip tanto para garantizar el funcionamiento correcto como para impulsar los qubits con alta precisión. "En última instancia, el chip controlador y los qubits se pueden integrar en el mismo troquel (ya que todos están fabricados en silicio) o paquete, aliviando así aún más el cuello de botella del cableado.

Alta fidelidad y buena programabilidad.

Para evaluar la calidad del chip de control criogénico Horse Ridge, se comparó con un controlador de temperatura ambiente clásico. Resulta que la fidelidad de la puerta del sistema es muy alta (99,7%) y está limitada no por el controlador sino por los propios qubits. Esa es una gran noticia para el rendimiento del chip de control criogénico.

Próximo, La programabilidad del controlador se mostró mediante un algoritmo cuántico de dos qubits. El algoritmo Deutsch – Jozsa es uno de los algoritmos más simples que es mucho más eficiente en una computadora cuántica que en una computadora tradicional. Esto demuestra la capacidad de programar el chip de control con secuencias arbitrarias de operaciones, y abre el camino a la implementación en chip y una computadora cuántica verdaderamente escalable.