Intel presenta Horse Ridge: una solución clave para el avance de los ordenadores cuánticos

Ya os lo adelantamos hace un par de meses. Intel estaba inmersa en el desarrollo de Horse Ridge, una solución que está pensada para facilitar la transición hacia los ordenadores cuántos de consumo general que sean, además, viables económica y comercialmente, y hoy, por fin, se ha producido su presentación oficial.

Por el principio, ¿qué es Horse Ridge? Estamos ante lo que Intel define como el primer chip de control criogénico que permitirá controlar múltiples cúbits (bits cuánticos) y facilitará el establecimiento de una ruta que permitirá escalar a sistemas cada vez más potentes. La fabricación de estos chips de control por parte de Intel acelerará de forma importante la capacidad de la empresa para diseñar, probar y optimizar un ordenador cuántico con viabilidad comercial.

Si profundizamos en el plano técnico nos encontramos con un SoC altamente integrado con señal mixta que traslada el control de los cúbits al interior del refrigerador cuántico, tan cerca de los propios cúbits como resulta posible. Esto reduce la complejidad de los elementos de ingeniería necesarios para el control cuántico, pasando de cientos de cables a un único paquete unificado que opera cerca del dispositivo cuántico.

Horse Ridge está diseñado para actuar como un procesador de radiofrecuencia (RF) para controlar los cúbits que operan en el interior del refrigerador, y se programa con las instrucciones correspondientes a operaciones de cúbits básicas. El SoC convierte esas instrucciones en pulsos de microondas electromagnéticas capaces de manipular el estado de los cúbits de una manera eficiente.

Esta solución ha sido desarrollada conjuntamente con los socios de investigación de Intel en QuTech, una colaboración entre TU Delft y TNO (la Organización Neerlandesa para la Investigación Científica Aplicada). Su producción se ha llevado a cabo con la tecnología 22FFL (FinFET Low Power) de 22 nm de Intel.

Jim Clarke, Director de Hardware Cuántico de Intel, ha comentado:

«Aunque los propios cúbits han atraído mucha atención, la capacidad de controlar múltiples cúbits simultáneamente ha sido un reto para el sector. Intel reconoció que el control cuántico representaba el elemento clave del rompecabezas que debíamos resolver para lograr desarrollar un sistema cuántico comercial de gran escala. Por ese motivo, estamos invirtiendo en corrección de errores y controles cuánticos. Con Horse Ridge, Intel ha desarrollado un sistema de control escalable que nos permitirá acelerar las pruebas de manera significativa para lograr materializar el potencial de la informática cuántica».

Intel y la carrera del pragmatismo cuántico

¿Por qué es importante Horse Ridge? Jim Clarke lo ha dejado leer entre líneas, por el valor que ofrece en términos de electrónica de interconexión y de control, dos piezas clave que, según la propia Intel, han representado, desde sus inicios, uno de los cuellos de botella más importantes que afronta la computación cuántica.

Horse Ridge elimina ese cuello de botella. Esta solución permitirá controlar múltiples cúbits y establecer una senda clara hacia el escalado de futuros sistemas con mayores cantidades de cúbits. A más cúbits mayor potencia, todo un hito en el pragmatismo cuántico, ¿pero qué es el pragmatismo cuántico? Vamos a verlo.

Los ordenadores cuánticos prometen ofrecer un potencial enorme con el que abordar problemas que los sistemas convencionales no pueden gestionar de manera óptima o que, directamente, son incapaces de resolver. Para ello aprovechan fenómenos de física cuántica que permiten a los cúbits existir en múltiples estados de manera simultánea, lo que da como resultado una ventaja muy importante frente a los equipos tradicionales: pueden llevar a cabo un gran número de cálculos al mismo tiempo, lo que acelera de forma exponencial la resolución de problemas complejos.

Sin embargo, la computación cuántica todavía se encuentra en una etapa temprana y complicada que tiene por delante muchos retos que superar. Ahí es donde entra en juego Horse Ridge. Los investigadores se han centrado en crear sistemas cuánticos de escala reducida para demostrar el potencial de los dispositivos cuánticos. Para estos proyectos se han utilizado las herramientas electrónicas e instrumentos de informática de alto rendimiento de escala rack existentes, que conectan el sistema cuántico en el interior del refrigerador criogénico a los dispositivos de informática tradicional que regulan el rendimiento de los qubits y programan el sistema.

Con frecuencia estos dispositivos se diseñan a medida para controlar cúbits individuales, lo cual requiere cientos de cables de conexión en el interior y exterior del refrigerador para poder controlar el procesador cuántico. Este extenso cableado de control para cada cúbit limita la capacidad de escalar los sistemas cuánticos hasta alcanzar los cientos o miles de cúbits, una cantidad imprescindible para demonstrar ese pragmatismo cuántico al que hicimos referencia.

Horse Ridge, de Intel, ha simplificado todo el tema de la electrónica de control necesaria para el funcionamiento de un sistema cuántico. Al reemplazar los instrumentos voluminosos con sistemas en un chip (SoC) altamente integrados se simplifica y abarata el diseño de los sistemas. Esto permitirá, además, utilizar técnicas sofisticadas de procesamiento de señales para acelerar el tiempo de configuración, mejorar el rendimiento de los cúbits y facilitar el escalado eficiente de los sistemas para incorporar mayores cantidades de qubits.