Necesitamos ordenadores cuánticos con millones de cúbits. Los prototipos más avanzados que tenemos actualmente integran poco más de cien cúbits, y es un gran logro, pero si queremos utilizarlos para resolver problemas realmente significativos necesitamos que sean capaces de corregir sus propios errores. Y para lograrlo es crucial que incorporen muchísimos más cúbits que los ordenadores cuánticos actuales.
Durante la conversación que mantuvimos con él hace unos meses, Ignacio Cirac, el director de la División Teórica del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y uno de los padres fundacionales de la computación cuántica, nos explicó que para abordar problemas simbólicos necesitaremos tener varios millones de cúbits. Algunos investigadores creen que con 100 000 cúbits tal vez se pueda resolver algún problema específico, pero, en cualquier caso, hacen falta muchísimos cúbits.
El problema es que fabricarlos es difícil. Para que funcionen bien y nos entreguen resultados correctos deben tener mucha calidad, y, además, integrar muchos de ellos en un ordenador cuántico es muy complejo. De hecho, uno de los mayores desafíos a los que se enfrentan las dos tecnologías más desarrolladas actualmente, los cúbits superconductores y las trampas de iones, es, precisamente, su escalabilidad.
Aun así, tenemos motivos fundados para encarar el futuro con optimismo. Y uno de ellos nos lo acaba de entregar Intel. Esta compañía ha conseguido por primera vez fabricar obleas de cúbits de silicio utilizando los mismos equipos fotolitográficos y esencialmente las mismas tecnologías que está empleando para producir chips CMOS convencionales. Esta noticia es muy prometedora porque abre de par en par la puerta a la fabricación de cúbits a gran escala empleando tecnologías que los productores de semiconductores conocen muy bien.
Esta innovación abre la puerta a la fabricación de chips cuánticos con muchísimos más cúbits
«Nuestra investigación no solo demuestra que un ordenador cuántico de gran escala es posible; también que puede ser producido en las mismas fábricas de circuitos integrados que tenemos actualmente». Estas palabras de James Clarke, el director del Laboratorio de Hardware Cuántico de Intel, reflejan con precisión la envergadura que tiene esta innovación.
No obstante, para hacerla posible Intel ha contado con la colaboración del Centro de Investigación en Computación Cuántica Avanzada, en el que participa la Universidad Técnica de Delft, en los Países Bajos.
Su investigación ha sido revisada por pares y publicada en la revista Nature, y en ella Clarke y sus colaboradores explican con mucho detalle cómo han conseguido adaptar la fotolitografía óptica y las tecnologías de integración que Intel está empleando actualmente en la fabricación de sus microprocesadores más avanzados para producir cúbits en obleas de silicio de 300 mm de diámetro.
Además, según estos investigadores el 95% de los núcleos integrados en cada oblea son funcionales, lo que refleja que han conseguido refinar su tecnología de fabricación de cúbits lo suficiente para aprovechar con éxito la mayor parte de la lámina de silicio.
Los primeros cúbits producidos con esta tecnología han sido fabricados en la planta que tiene Intel en Hillsboro (Oregón), una fábrica que no se ha visto obligada a modificar sus equipos fotolitográficos para empezar a producir bits cuánticos.
De hecho, como he mencionado en los primeros párrafos de este artículo, lo realmente interesante es el potencial que a medio plazo tendrá la aplicación de las técnicas fotolitográficas actuales en la fabricación a gran escala de cúbits de silicio.
En cualquier caso, los auténticos protagonistas de esta innovación son los puntos cuánticos (quantum dots), que son unos dispositivos diminutos parecidos a los transistores con los que todos estamos familiarizados y sin los que los chips de nuestros dispositivos no serían posibles.
En la ilustración que publicamos encima de este párrafo podemos ver cuál es la estructura de los puntos cuánticos que Intel está consiguiendo fabricar a gran escala, y no cabe duda de que actualmente esta es una de las mejores bazas que tenemos para hacer posible la introducción de muchos más cúbits en los futuros procesadores cuánticos.
Un último apunte interesante para concluir: una oblea de silicio de 300 mm fabricada con esta tecnología contiene 82 celdas o núcleos, y en conjunto todos ellos aglutinan más de 10 000 puntos cuánticos. No cabe duda de que estamos ante un hito muy prometedor que tiene el potencial de dar un empujón fuerte al desarrollo de la computación cuántica.
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