Universitatea din New South Wales (UNSW), o universitate de vârf din Australia specializată pe tehnica de calcul cuantică, a propus o arhitectură pentru un procesor cuantic pe bază de siliciu, bazat pe o tehnologie complementară de oxid de metal-semiconductor (complementary metal-oxide-semiconductor – CMOS), care ar trebui să faciliteze integrarea procesoarelor clasice și cele cuantice.
IBM și Google ne-au promis deja calculatoare cuantice comerciale în următorii câțiva ani care ar trebui să atingă supremația cuantică (adică să rezolve o problemă dată mai rapid decât orice supercomputer de pe Pământ) pentru o serie de sarcini. Alte companii mari, cum ar fi Intel și Microsoft, precum și câteva guverne, și-au manifestat interesul în dezvoltarea calculatoarelor cuantice.
Cu toate acestea, primele calculatoare cuantice nu vor fi tocmai portabile, sau nici măcar pentru birou. Acestea vor necesita o răcire extremă sau lasere avansate pentru a funcționa, deoarece în prezent este cea mai bună metodă de a menține coerența qubitului (necesară calculului pentru a lucra) chiar și pentru perioade scurte de timp.
Deși aceste metode ar fi suficiente pentru a ne aduce niște calculatoare cuantice care pot avea milioane de qubiti, nu vor fi ușor de integrat cu computerele clasice – ceea ce va fi necesar dacă vrem să folosim realmente computerele cuantice.
Pentru următorii zece sau douăzeci de ani după obținerea supremației cuantice, computerele cuantice nu vor mai fi de folos pe cont propriu. Deși calculul cuantic ar putea, teoretic, să accelereze probleme care altfel ar necesita un timp exponențial pentru a rezolva computerele clasice, este nevoie de un număr considerabil de qubiti pentru a face acest lucru.
De exemplu, probabil că nu vom putea simula întreg corpul uman la scară atomică cu doar câteva sute de qubiti. Chiar dacă computerele cuantice urmează legea lui Moore și pot dubla numărul de qubiti la fiecare doi ani sau cam asa ceva, tot ar trebui să treacă încă câteva decenii înainte să avem milioane de qubiti.
Și chiar și atunci, nu toate problemele vor putea fi rezolvate pe computerele cuantice, așa că va trebui să folosim calculatoarele noastre clasice. Cipurile cuantice vor fi utilizate mai degrabă ca „acceleratoare” pentru computerele clasice, la fel cum folosim plăcile video pentru a alimenta interfețele grafice într-un mod eficient pe PC-urile noastre, sau cum începem să folosim acceleratoarele de machine learning în telefoanele inteligente, centre de date și în alte părți.
Inginerii de la UNSW au propus prima arhitectură practică pentru adresarea paralelă a qubitilor de spin siliconic. Qubitii de spin de siliciu promit să aibă o rată de stabilitate mai mare comparativ cu arhitecturile de calcul cuantice concurente, în timp ce promite, de asemenea, să aducă computerele cuantice la procesele de producție existente.
Cercetătorii au spus că acest tip de cip ar putea fi construit pe viitoarele tehnologii de proces de 7nm, deși cu cât tranzistoarele sunt mai mici, cu atât este mai ușor să construim un calculator cuantic puternic. Cu toate acestea, odată ce ajungem la 480 de qubiti, care pot fi implementate similar cu DRAM-ul într-o dispunere de tip 20×24, am putea să înmulțim modulele de 480 qubiti pentru a scala cipul cuantic.
Cercetătorii au spus, de asemenea, că vor avea nevoie de codul de corecție a erorilor folosind mai multi qubiti reali pentru a construi un qubit logic, o metodă care este folosită în prezent și de majoritatea dezvoltatorilor de calcul cuantic. Ei au adăugat că au dezvoltat un nou tip de cod de corectare a erorilor care ar trebui să funcționeze în viitor pe milioane de qubiți. Această metodă este prima de tipul ei care poate fi integrată în siliciu.
Echipa de calcul cuantică a UNSW a primit finanțare de 83 milioane dolari din partea universității, a guvernului australian și a câtorva alte companii pentru a dezvolta până în 2022 un cip cuantic de siliciu de 10 qubiti.
Putem vedea câteva computere comerciale cuantice până atunci, care ar putea fi folosite în principal în centrul de date, cercetătorii având acces la cloud. Cu toate acestea, cipul cuantic de siliciu propus de UNSW se poate transforma în calculatoarele obișnuite în câțiva ani. Este posibil să nu fie la fel de puternic ca și cele de la IBM și Google, care ar putea avea sute de qubiti până atunci, dar ar putea deschide calea pentru toți cei care au propriile computere cuantice pentru a-și pune în funcțiune propriul asistent personal artificial.
