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Intel presenta un chip superconductor de 17 qubits
Intel anunció la entrega de un chip de prueba superconductor de 17 qubits para computación cuántica a QuTech, el socio de investigación cuántica de Intel en los Países Bajos. El nuevo chip fue fabricado por Intel y cuenta con un diseño único para mejorar el rendimiento y las prestaciones.
La entrega de este chip demuestra el rápido progreso que Intel y QuTech están haciendo en la investigación y el desarrollo de un sistema de computación cuántica en funcionamiento. También subraya la importancia de la ciencia de los materiales y la fabricación de semiconductores para hacer realidad la promesa de la informática cuántica.
La computación cuántica, en esencia, es lo último en computación paralela, con el potencial de abordar problemas que los ordenadores convencionales no pueden manejar. Por ejemplo, los ordenadores cuánticos pueden simular la naturaleza para avanzar en investigación química, ciencia de los materiales y modelado molecular, como ayudar a crear un nuevo catalizador para capturar dióxido de carbono, un superconductor a temperatura ambiente o descubrir nuevos fármacos.
Sin embargo, a pesar de los grandes avances experimentales y la especulación, existen desafíos inherentes a la construcción de sistemas cuánticos viables y a gran escala que produzcan resultados precisos. Uno de esos obstáculos es la uniformidad y estabilidad de los qubits (los bloques básicos de la computación cuántica).
Los Qubits son tremendamente frágiles, y cualquier ruido u observación involuntaria de ellos puede causar pérdida de datos. Esta fragilidad requiere que operen a una temperatura de alrededor de 20 millikelvin, 250 veces más fría que el espacio profundo, y este entorno operativo extremo hace que el empaquetado de qubits sea clave para su rendimiento y función. El Grupo de Investigación de Componentes (CR) de Intel en Oregon y los equipos de Pruebas de Ensamblaje y Desarrollo de Tecnología (ATTD) en Arizona están sobrepasando los límites del diseño de chips y la tecnología de empaque para abordar los desafíos únicos de la computación cuántica.
Aproximadamente del tamaño de un cuarto (en un envase del tamaño de una moneda de medio dólar), las características de diseño mejoradas del nuevo chip de prueba de 17 bits incluyen:
– Nueva arquitectura que permite mejorar la fiabilidad, el rendimiento térmico y reducir la interferencia de radiofrecuencia (RF) entre los qubits.
– Esquema de interconexión escalable que permite 10-100 veces más señales de entrada y salida del chip en comparación con los chips conectados por cable.
– Procesos, materiales y diseños avanzados que permiten a los dispositivos de empaquetado de Intel escalar para circuitos cuánticos integrados, que son mucho más grandes que los chips de silicio convencionales.
«Nuestra investigación cuántica ha progresado hasta el punto de que nuestro socio QuTech está simulando cargas de trabajo de algoritmos cuánticos, e Intel está fabricando nuevos chips de prueba de qubit con regularidad en nuestras modernas instalaciones de fabricación», afirmó el Dr. Michael Mayberry, vicepresidente corporativo y director general de Intel Labs. «La experiencia de Intel en fabricación, electrónica de control y arquitectura nos distingue y nos servirá de la mejor manera a medida que nos adentramos en nuevos paradigmas de computación, desde la informática neuromórfica a la cuántica».
La relación de colaboración de Intel con QuTech para acelerar los avances en computación cuántica comenzó en 2015. Desde entonces, la colaboración ha logrado muchos hitos: desde demostrar los bloques de circuitos clave para un sistema de control criogénico-CMOS integrado, hasta desarrollar un flujo de fabricación de qubit spin en la tecnología de proceso de 300 mm de Intel, y desarrollar esta solución de empaque única para los qubits superconductores. A través de esta asociación, el tiempo desde el diseño y la fabricación hasta la prueba se ha acelerado enormemente.
Con este chip de prueba, nos centraremos en conectar, controlar y medir múltiples y entrelazadas salidas hacia un esquema de corrección de errores y un qubit lógico «, del profesor Leo DiCarlo de QuTech. «Este trabajo nos permitirá descubrir nuevos conocimientos en computación cuántica que darán forma a la próxima etapa de desarrollo».
Avance del sistema de computación cuántica
El trabajo de Intel y QuTech en computación cuántica va mucho más allá del desarrollo y prueba de dispositivos de qubit superconductores. La colaboración abarca todo el sistema cuántico -o «pila» – desde los dispositivos de qubit hasta la arquitectura de hardware y software necesaria para controlar estos dispositivos, así como las aplicaciones cuánticas. Todos estos elementos son esenciales para que la computación cuántica avance de la investigación a la realidad.
Además, a diferencia de otros, Intel está investigando varios tipos de qubit. Estos incluyen los qubits superconductores incorporados en este nuevo chip de prueba, y un tipo alternativo llamado spin qubits en silicio. Estos espín qubits se asemejan a un transistor de un solo electrón similar en muchos aspectos a los transistores convencionales y potencialmente capaz de ser fabricado con procesos comparables.
Mientras que las computadoras cuánticas prometen mayor eficiencia y rendimiento para manejar ciertos problemas, no reemplazarán la necesidad de computación convencional u otras tecnologías emergentes como la computación neuromórfica. Y necesitaremos los avances técnicos que la ley de Moore ofrece para inventar y ampliar estas tecnologías emergentes.
Intel está invirtiendo no sólo para inventar nuevas formas de computación, sino también para avanzar en la fundamentación de la Ley de Moore, que hace posible este futuro.
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Fraunhofer investigará la electrónica biodegradable para implantes activos
Un año después de iniciar este proyecto, los socios investigadores Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS, el Fraunhofer Institute for Biomedical Engineering IBMT, el Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC, y el Fraunhofer Resource Recycling and Strategy Project Group IWKS y Fraunhofer FEP presentarán sus primeros resultados durante el Semicon Europe 2017 como parte de productronica 2017 en Munich.
Los componentes electrónicos que se pueden descomponer por completo en un entorno biológico después de una vida útil predefinida abren nuevas posibilidades de aplicación, así como formas de reducir su huella ecológica. Para ello, Fraunhofer FEP ha desarrollado tecnologías de vacío para la fabricación de materiales conductores biodegradables en sustratos biodegradables. Los implantes médicos activos construidos con componentes biodegradables podrían ser reabsorbidos por el tejido, ahorrando al paciente una segunda intervención quirúrgica para la extracción del implante después de su vida útil.
La Fraunhofer Gesellschaft e. V. está financiando el proyecto «BioElektron – Biodegradable Electronics for Active Implants» a través de su programa interno (financiamiento No. MAVO B31 301).
Este proyecto se centrará en el desarrollo de componentes esenciales para las piezas electrónicas biodegradables que se emplearán, por ejemplo, en un implante. Entre ellas se incluyen las estructuras conductoras biodegradables, los electrodos biodegradables para recoger señales eléctricas o suministrar estimulación eléctrica (por ejemplo, para la monitorización cerebral), los transistores y circuitos biodegradables de película delgada y todas sus capas asociadas de aislamiento eléctrico y de protección contra la humedad y los gases. Todos estos elementos deben integrarse monolíticamente en un dispositivo flexible de película delgada.
El magnesio es conocido por ser un metal biodegradable y biológicamente compatible y ya se emplea en entornos clínicos como material de implante absorbible. Basándose en los procesos de evaporación y deposición térmica al vacío, Fraunhofer FEP desarrolla estructuras conductoras y transistores orgánicos de capa fina a base de magnesio. El reto consiste en depositar este metal sobre láminas poliméricas biodegradables que el magnesio no se adhiere lo suficiente al control normal del proceso. Mediante un pretratamiento adecuado de los sustratos mediante una combinación de secado, tratamiento con plasma y capas de semillas se pueden producir estructuras conductoras de alta calidad y finamente estructuradas.
«Ahora estamos preparados para discutir estos resultados con socios interesados de la industria y la comunidad científica durante la productronica 2017 en el stand conjunto Silicon-Sajonia (pabellón B1, stand B1-416) con el fin de poder aplicarlos en las aplicaciones prácticas actuales», explica el Dr. Michael Hoffmann de Fraunhofer FEP y director del proyecto bioElektron.
Fuente: www.fep.fraunhofer.de/en/ueber-uns/projekte/bioElektron.html
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Viendo la próxima dimensión de los chips de ordenador
Una colaboración de investigación entre la Universidad de Osaka y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara utilizó por primera vez la microscopía de barrido en túnel (STM) para crear imágenes de superficies laterales atómicamente planas de cristales de silicio 3D. Este trabajo ayuda a los fabricantes de semiconductores a seguir innovando y, al mismo tiempo, produce chips de ordenador más pequeños, rápidos y eficientes energéticamente para ordenadores y teléfonos inteligentes.
Nuestros ordenadores y teléfonos inteligentes están cargados con millones de pequeños transistores. La velocidad de procesamiento de estos dispositivos ha aumentado dramáticamente con el paso del tiempo a medida que aumenta el número de transistores que pueden caber en un solo chip de ordenador. Basado en la Ley de Moore, el número de transistores por chip se duplicará cada dos años, y en esta área parece que se mantiene. Para mantener este ritmo de rápida innovación, los fabricantes de ordenadores están continuamente en busca de nuevos métodos para hacer que cada transistor sea cada vez más pequeño.
Los microprocesadores actuales se fabrican añadiendo patrones de circuitos a las obleas de silicio plano. Una forma novedosa de crear más transistores en el mismo espacio es fabricar estructuras 3D. Los transistores de efecto de campo de tipo aleta (FET) se denominan así porque tienen estructuras de silicio parecidas a las aletas que se extienden hacia el aire, fuera de la superficie del chip. Sin embargo, este nuevo método requiere un cristal de silicio con superficies superiores y laterales perfectamente planas, en lugar de sólo la superficie superior, como ocurre con los dispositivos actuales. El diseño de la próxima generación de chips requerirá nuevos conocimientos sobre las estructuras atómicas de las superficies laterales.
Ahora, investigadores de la Universidad de Osaka y del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara informan que han utilizado STM para visualizar por primera vez la superficie lateral de un cristal de silicio. STM es una técnica poderosa que permite ver la ubicación de los átomos de silicio individuales. Al pasar una punta afilada muy cerca de la muestra, los electrones pueden saltar a través de la separación y crear una corriente eléctrica. El microscopio monitoreó esta corriente y determinó la ubicación de los átomos en la muestra.
«Nuestro estudio es un gran primer paso hacia la evaluación de transistores con resolución atómica diseñada para obtener formas tridimensionales», dice la coautora del estudio Azusa Hattori.
Para hacer que las superficies laterales sean lo más suaves posible, los investigadores primero trataron los cristales con un proceso llamado ataque de iones reactivos. El coautor Hidekazu Tanaka dice: «Nuestra habilidad de mirar directamente las superficies laterales usando STM demuestra que podemos hacer estructuras artificiales en 3D con superficies atómicas casi perfectas».
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