Em avanço notável, Intel fica perto de produzir chips quânticos em larga escala

Intel conseguiu mostrar que chips quânticos podem ser feitos com tecnologia atual, abrindo caminho para produção em massa

Emerson Alecrim
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Nos laboratórios de grandes companhias, as pesquisas sobre computação quântica avançam em ritmo forte. Uma prova vem da Intel. A companhia acaba de produzir chips quânticos uniformes e estáveis. O que isso significa? Que a produção em massa desses chips está mais próxima do que imaginamos.

Wafer de silício para chips quânticos (imagem: divulgação/Intel)
Wafer de silício para chips quânticos (imagem: divulgação/Intel)

Aproveitando o que já existe

Digamos que a Intel quer fazer a computação quântica vingar, mas sem reinventar a roda. Não totalmente. Em vez de desenvolver um processo de fabricação totalmente novo, a companhia tenta, tanto quanto possível, reaproveitar tecnologias atuais.

Na pesquisa em questão, as divisões Intel Labs e Components Research conseguiram utilizar um padrão de EUV (Extreme Ultraviolet Lithography) na produção dos chips quânticos.

Essa é uma tecnologia de litografia que usa laser e alguns elementos para gerar uma luz com um comprimento de onda muito curto para a construção de chips modernos.

O feito da Intel é importante porque os pesquisadores da companhia conseguiram aproveitar o EUV na computação quântica. Só para constar, a mesma tecnologia vem sendo usada pela indústria para fabricar processadores de 10 nm, 7 nm ou até menos.

Deu tão certo que eles puderam utilizar quase toda a superfície de um wafer de silício de 300 mm (placa cujos blocos servem de base para a fabricação de chips) com “uniformidade notável”, nas palavras da própria Intel.

Wafer para computador quântico (imagem: divulgação/Intel)
Wafer para computador quântico (imagem: divulgação/Intel)

A figura do qubit

Para entendermos o que isso significa, é bom relembrarmos o conceito de qubit. Essa é a abreviação de bit quântico. Na computação atual, baseada na lógica binária, um bit assume um estado representado por 0 ou 1. Na computação quântica, um qubit pode assumir 0, 1 ou uma superposição de ambos os valores.

Por aí é possível perceber o porquê de a computação quântica ser considerada tão revolucionária. Teoricamente, essa abordagem permitirá que problemas complexos sejam resolvidos rapidamente quando, na computação tradicional, podem levar dias ou semanas para serem concluídos.

Para tanto, é importante que o computador quântico suporte um número considerável de qubits, na casa dos milhares ou até milhões. É a máxima do “quanto mais, melhor”.

Produzir chips modernos, que equipam nossos computadores e celulares, por exemplo, é um desafio. Mas esse desafio é constantemente superado porque a indústria de semicondutores existe há décadas e nunca deixou de evoluir.

Então, é uma ideia razoável a indústria tentar aproveitar, dentro do possível, a sua bagagem com os chips tradicionais para viabilizar unidades quânticas, que seguem uma lógica muito mais complexa.

Um tal de qubit de spin de silício

A Intel vem fazendo isso com qubits de spin de silício. Isso significa que os qubits são baseados no mesmo material semicondutor (o silício) que é a base dos chips atuais.

Mas eles contam com uma propriedade quântica — o tal spin — que funciona como um minúsculo mecanismo magnético que, com base no movimento de elétrons, pode manipular informações.

Essa é uma explicação bastante simplificada, mas que ainda pode soar confusa. De todo modo, o mais importante é entender que a Intel deu mais um passo em direção a um cenário em que a computação quântica é viável.

Mais um porque a companhia já havia dado um passo importante no primeiro semestre, quando fabricou seus primeiros qubits. O resultado mais recente representa uma continuação desse trabalho.

Uma continuação bem-sucedida. Na época, a Intel previu que o seu processo permitiria que um wafer de silício de 300 mm pudesse ser usado para fabricação de qubits com um rendimento de pelo menos 95%.

Parte dos (orgulhosos) pesquisadores da Intel (imagem: divulgação/Intel)
Parte dos (orgulhosos) pesquisadores da Intel (imagem: divulgação/Intel)

Não é que deu certo?

Para tirar a prova, a companhia usou um equipamento chamado Cryoprober, que funciona a -271,45 graus Celsius para manter os qubits estáveis (sem mudança inesperada de estado). O teste confirmou que 95% dos chips do wafer de 300 mm produzido funcionaram como o esperado.

Na imagem aumentada, 16 pontos quânticos formados quando o Cryoprober entrou em ação sobre o chip (imagem: divulgação/Intel)
Na imagem aumentada, 16 pontos quânticos formados quando o Cryoprober entrou em ação sobre o chip (imagem: divulgação/Intel)

Pois bem, o processo de fabricação é baseado na tecnologia EUV, já usada pela Intel. Além disso, ficou provado que os qubits têm comportamento uniforme, ou seja, não há diferenças estruturais significativas entre eles. Isso significa que a companhia abriu caminho para produzir processadores quânticos em larga escala.

Para quando? Não dá para saber. Ainda há muita pesquisa a ser feita. A Intel precisa fazer testes com temperatura ambiente, por exemplo. No entanto, os resultados já alcançados reforçam a percepção de que qubits de spin de silício têm vantagens consistentes sobre outros tipos.

Já se sabia que eles podem manter seu estado quântico por mais tempo em relação a qubits baseados em supercondutores, por exemplo. Agora, ficou claro que a sua produção em ritmo industrial não só é possível, como está próxima de se tornar real.

Tudo indica que os capítulos seguintes dessa história serão muito interessantes.

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