Foto: Unos investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft en Holanda utilizan equipos como este para probar dispositivos de computación cuántica a temperaturas superfrías, en colaboración con el fabricante de chips Intel. Crédito: Intel.

A veces uno tiene la solución a su problema justo delante y no la ve. El fabricante de chips Intel acaba de ver la suya en la carrera por desarrollar ordenadores cuánticos, estas famosas máquinas que deberían ofrecer una inmensa potencia computacional gracias a las peculiaridades de la mecánica cuántica.

Sus rivales IBM, Microsoft y Google están desarrollando componentes cuánticos distintos a los que usan para procesar datos dentro de los ordenadores actuales. Pero Intel no. El gigante ha decidido tirar por adaptar el clásico transistor de silicio.

Intel tiene un equipo de ingenieros de hardware cuántico con sede en Portland (EEUU) que colabora con investigadores en Holanda, en el Instituto de Investigaciones Cuánticas QuTech de la Universidad Tecnológica de Delft. Este equipo fue dotado el año pasado de una subvención de casi 48 millones de euros. Este mes, el equipo de Intel informó de que ahora pueden disponer el silicio ultrapuro requerido para un ordenador cuántico en capas sobre las obleas estándar que usan en las fábricas de chips.

Esta estrategia hace que Intel se haya convertido en la nota discordante frente al resto de grupos industriales y académicos que trabajan en qubits, el nombre que reciben los componentes básicos de los ordenadores cuánticos. Otras empresas pueden ejecutar código sobre chips de prototipo con varios qubits hechos de circuitos superconductores (ver El hombre que puede lograr que Google cree el primer ordenador cuántico útil). Hasta ahora nadie ha avanzado tanto los qubits de silicio.

Pero un ordenador cuántico necesitaría miles o millones de qubits para ser verdaderamente útil. Y Jim Clarke, quien lidera el proyecto de Intel como el director de hardware cuántico, sostiene que los qubits de silicio tienen más probabilidades de alcanzar esas dimensiones (aunque Intel también está realizando algunas investigaciones de qubits superconductores). Para el experto, una ventaja del silicio radica en que su experiencia y sus equipos empleados para fabricar chips convencionales con miles de millones de transistores idénticos deberían permitir que el trabajo de perfeccionar y escalar los qubits de silicio progrese rápidamente.

Los qubits de silicio de Intel representan los datos mediante una propiedad cuántica llamada "rotación", que se ejerce sobre un único electrón atrapado dentro de una versión modificada de los transistores dentro de sus chips comerciales existentes.  Clarke afirma: "La esperanza es que si hacemos los mejores transistores, entonces podamos hacer los mejores qubits con solo unos pocos cambios de materiales y diseño".

Otro motivo para desarrollar qubits de silicio es que deberían resultar más fiables que los superconductores. Aun así, todos los qubits están predispuestos al error porque trabajan con datos que utilizan efectos cuánticos muy débiles (ver Google se acerca a la computación cuántica corrigiendo sus errores).

El nuevo proceso que ayuda a Intel experimentar con qubits de silicio sobre obleas de chip estándar, desarrollado en colaboración con las empresas de materiales Urenco y Air Liquide, debería ayudar a acelerar sus investigaciones, según Andrew Dzurak, que trabaja en qubits de silicio en la Universidad de Nuevo Gales del Sur (Australia). El experto señala: "Para lograr cientos de miles de qubits, necesitaremos que la ingeniería sea muy fiable, y ese es el sello de la industria de semiconductores".

Las empresas que desarrollan qubits con superconductores también emplean métodos de fabricación de chips existentes. Pero los dispositivos resultantes son más grandes que los transistores, y no existe ninguna plantilla para fabricarlos y empaquetarlos en masa, según Dzurak.

El fundador y CEO de Rigetti Computing, Chad Rigetti, cuya start-up trabaja en qubits superconductores similares a los que desarrollan Google e IBM, acepta que se trata de un gran reto. Pero sostiene que la delantera que ya lleva proporcionará tiempo y recursos suficientes para abordar el problema.

Tanto Google como Rigetti han dicho que en tan sólo un par de años podrían desarrollar un chip cuántico con decenas o cientos de qubits que rinda dramáticamente mejor que los ordenadores convencionales en determinados problemas, incluso trabajos útiles de problemas de química o de aprendizaje de máquinas.