Tunnel Falls è il primo dispositivo spin qubit in silicio di Intel espressamente concepito per la community di ricerca. Inoltre, Intel sta collaborando con il Laboratory for Physical Sciences (LPS) dell’Università del Maryland, il Qubit Collaboratory (LQC) di College Park, un centro di ricerca Quantum Information Sciences (QIS) a livello nazionale, per far progredire la ricerca sull’informatica quantistica. Fabbricato su wafer da 300 millimetri nella struttura di fabbricazione D1, il dispositivo a 12 qubit sfrutta le capacità di fabbricazione industriale di transistor più avanzate di Intel, come la litografia ultravioletta estrema (EUV) e le tecniche di elaborazione di gate e contatti. Negli spin qubit di silicio, le informazioni (lo 0/1) sono codificate nello spin (su/giù) di un singolo elettrone. Ogni dispositivo qubit è essenzialmente un transistor a singolo elettrone, che consente a Intel di fabbricarlo utilizzando un flusso simile a quello utilizzato in una linea di elaborazione logica CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) standard.

Intel ritiene che gli spin qubit in silicio siano superiori ad altre tecnologie qubit grazie alla loro sinergia con i transistor all’avanguardia. Avendo le dimensioni di un transistor, sono fino a 1 milione di volte più piccoli di altri tipi di qubit che misurano circa 50 nanometri per 50 nanometri, consentendo potenzialmente un ridimensionamento efficiente. Secondo Nature Electronics, “il silicio potrebbe essere la piattaforma con il maggior potenziale per fornire un calcolo quantistico su larga scala”. Alla dichiarazione, ha fatto eco Jim Clarke, direttore di Intel Quantum Hardware: “Tunnel Falls è ad oggi il chip spin qubit in silicio più avanzato di Intel e attinge a decenni di esperienza nella progettazione e produzione di transistor dell’azienda. Il rilascio del nuovo chip è il prossimo passo nella strategia a lungo termine di Intel per costruire un sistema di calcolo quantistico commerciale full-stack.Anche se ci sono ancora domande e sfide fondamentali che devono essere risolte lungo il percorso verso un computer quantistico tollerante ai guasti, la comunità accademica può ora esplorare questa tecnologia e accelerare lo sviluppo della ricerca”.

 

 

Allo stesso tempo, l’utilizzo di linee di fabbricazione CMOS avanzate consente a Intel di utilizzare tecniche innovative di controllo dei processi per consentire resa e prestazioni. Ad esempio, il dispositivo Tunnel Falls a 12 qubit ha un rendimento del 95% attraverso il wafer e un’uniformità di tensione simile a un processo logico CMOS, e ogni wafer fornisce oltre 24.000 dispositivi a punti quantici. Questi chip a 12 punti possono formare da quattro a 12 qubit che possono essere isolati e utilizzati in operazioni contemporaneamente a seconda di come l’università o il laboratorio gestiscono i propri sistemi.

Attualmente, le istituzioni accademiche non dispongono di attrezzature per la produzione di grandi volumi come Intel. Con Tunnel Falls, i ricercatori possono iniziare immediatamente a lavorare su esperimenti e ricerche invece di provare a fabbricare i propri dispositivi. Di conseguenza, diventa possibile una gamma più ampia di esperimenti, compreso l’apprendimento di maggiori informazioni sui fondamenti di qubit e punti quantici e lo sviluppo di nuove tecniche per lavorare con dispositivi con più qubit.

 

 

Per risolvere ulteriormente questo problema, Intel sta collaborando con LQC come parte del programma Qubits for Computing Foundry (QCF) attraverso gli Stati Uniti. Army Research Office per fornire il nuovo chip quantistico di Intel ai laboratori di ricerca. La collaborazione con LQC aiuterà a democratizzare gli spin qubit in silicio consentendo ai ricercatori di acquisire esperienza pratica lavorando con array in scala di questi qubit. L’iniziativa mira a rafforzare lo sviluppo della forza lavoro, aprire le porte a nuove ricerche quantistiche e far crescere l’intero ecosistema quantistico. Avete idea di cosa significhi questo? Se prima occorrevano ingenti fondi per progettare e realizzare la propria piattaforma e iniziare poi la sperimentazione, adesso il budget richiesto sarà notevolmente inferiore e si potrà iniziare immediatamente a sperimentare, il tutto a vantaggio dei tempi di realizzazione e del contenimento dei costi.

Per il futuro, Intel lavorerà continuamente per migliorare le prestazioni di Tunnel Falls e integrarlo nel suo stack quantistico completo con l’Intel Quantum Software Development Kit (SDK). Inoltre, Intel sta già sviluppando il suo chip quantistico di prossima generazione basato su Tunnel Falls; dovrebbe essere rilasciato nel 2024. In futuro, Intel prevede di collaborare con altri istituti di ricerca a livello globale per costruire l’ecosistema quantistico.