As instituições de pesquisa francesas CEA e C12 Quantum Electronics anunciaram um novo design de computador quântico. Um que só pode ser descrito como um mecanismo em escala de wafer… para quantum. Em uma abordagem às técnicas de fabricação CMOS e apoiadas por US $ 5 bilhões de financiamento anual da CEA, as empresas pretendem fabricar qubits baseados em nanotubos de carbono em escala: uma pastilha de 200 mm (7,9 pol) de uma só vez. Como resultado, a densidade do transistor agora se vê como um paralelo à densidade quântica.
Houve alguns outros projetos de computação quântica que afirmam abordar a fabricação de transistores de uma maneira ou de outra. A ideia é que quanto mais compatível for a fabricação de qubits com os processos baseados em silício existentes (como 4N da TSMC ou Intel 7), mais eficientemente eles serão fabricados e dimensionados.
Mas nenhum dos projetos apresentados foi para uma escala completa de wafers de 200 mm. Surpreendentemente, no mercado de semicondutores de US$ 599,9 bilhões, apenas a Cerebras considerou construir um chip em escala de wafer. As dificuldades em tal projeto são enormes, mas o C12 espera ter um protótipo final em escala de wafer em funcionamento até 2024.
“A tecnologia quântica oferece uma grande promessa para a próxima geração de computação, mas ainda enfrenta desafios de desenvolvimento significativos para a fabricação de chips qubit”, disse Sébastien Dauvé, CEO do laboratório CEA-Leti. “A combinação de tecnologias CMOS bem estabelecidas com a abordagem C12 original usando nanotubos de carbono pode acelerar o progresso na comercialização da computação quântica e na fabricação desses chips em escala”.
A C12 está confiante: suas tecnologias permitem uma fabricação fácil (em relação a abordagens mais exóticas da computação quântica) que se aproxima da de um dispositivo semicondutor e permitiria uma “plataforma ultracoerente e escalável para computação quântica”. Pierre Desjardins, CEO e cofundador da C12, disse que o objetivo final é “transferir um processo de fabricação acadêmico para um processo de fabricação de semicondutores de nível industrial”.
A empresa diz que pode fabricar milhares de qubits por hora, atingindo densidades nas “centenas de milhares” de qubits por chip de computação quântica do tamanho de um wafer. O objetivo inicial do projeto da empresa era se concentrar na entrega de um computador quântico de um milhão de qubits. Talvez, em última análise, não precise ser entregue em um único wafer.
O design do qubit C12 é baseado no crescimento de nanotubos de carbono ultrapuros, que a empresa fabrica dentro de suas instalações para garantir seu nível de pureza. Então, através da deposição química de vapor, os isótopos C12 do carbono são meticulosamente arranjados, átomo por átomo, para formar a estrutura do nanotubo.
É inevitável porque a presença de qualquer outro isótopo (ou partícula atômica) nos nanotubos os faria interagir. Isso, por sua vez, aumentaria o temido “ruído de rotação”, uma das principais fontes de distúrbios dentro da maquinaria quântica que pode causar o colapso total dos qubits, levando a erros de cálculo ou interrupções nas cargas de trabalho. Portanto, antes de usar nanotubos em qualquer lugar, eles os examinaram quanto a impurezas de forma não invasiva. Apenas aqueles com 99% de pureza (o que significa que contêm 99% de isótopos de carbono C12) passam para a próxima etapa.
Os tubos de carbono são então meticulosamente colocados em chips IC produzidos em grandes escalas já pela indústria de fabricação de semicondutores. Os nanotubos de carbono foram suspensos acima de uma série de eletrodos de porta, garantindo isolamento ambiental otimizado para “Reduzindo drasticamente a decoerência devido ao carregamento e ruído mecânico.” Um novo regulador baseado em micro-ondas permite que os qubits do sistema se acoplem à vontade. Ao mesmo tempo, melhora o desempenho e reduz a interferência ambiental de mudanças nos estados do qubit.
Considerando a abundante inspiração da indústria de semicondutores, a ideia de que dois desses chips de computador em escala de wafer poderiam ser dimensionados por meio de uma solução de rede (talvez baseada em fotônica) soa como o caminho posterior de menor resistência.
Devemos lembrar que o anúncio vem antes de um protótipo em funcionamento, mas depois que o teste de hardware real já está em execução. Atualmente, o computador quântico Eagle da IBM possui 127 qubits, e a IBM disse anteriormente que atingiria uma densidade de um milhão de qubits até 2030. . corrida. Mas muitas métricas são responsáveis pelo desempenho de um sistema de computação quântica, e outras empresas (como a incomparavelmente rica Microsoft) estão definitivamente na disputa.