Inginerii europeni au creat noi cipuri de computere quantum care consumă de 1.000 ori mai puţină energie, folosind utilaje existente şi simplificând scalarea lor

În ultimul timp, subiectul semiconductorilor şi a cipurilor e unul în care se duce cea mai mare concurenţă pentru avansul tehnologic. Pe de o parte, inteligenţa artificială şi centrele de date puternice necesare au accentuat această competiţie, iar pe de altă parte ţări precum China unt limitate atât în cipurile pe care le pot cumpăra, cât şi în utilajele ultra sofisticate pentru a produce aceste cipuri. Tocmai de asta, scriam chiar ieri că acum China are un adevărat program de ţară de a încerca toate soluţiile posibile pentru a crea fie utilaje proprii, fie cipuri cu arhitectură alternativă, fără nevoia de aceste utilaje, iar ieri menţionam despre elaborarea unei echipe de ingineri din China, care a reuşit o asemenea alternativă promiţătoare. Ei bine, şi Europa e prezentă intens în această competiţie, or, singura companie din lume producătoare de utilaje de producţie a semiconductorilor cu litografiei cu raze ultraviolete extreme EUV — ASML — e localizată în Europa, iar Europa a stat la originea creării primelor semiconductoare şi primelor cipuri. Şi Europa a avut câteva elaborări importante în ultima perioadă: în iunie pe continentul european a fost pusă la punct prima producţie suverană cap-coadă de semiconductoare şi cipuri de importantă critică, abilitate pe care Europa o cam pierduse prin externalizarea excesivă a proceselor de împachetare a cipurilor în alte ţări cu costuri mai mici. Şi tot de curând în Germania a fost inaugurată cea mai mare fabrică din lume de semiconductori de putere inteligenţi, pentru energetică şi industria auto, ca rezultat al European Chips Act, prin care sunt cofinanţate asemenea investiţii strategice. Ei bine, dar aici pe site n-am prea vorbim în această perioadă despre computerele şi cipurile quantum, sau cuantice. Astăzi, însă, o vom face, întrucât o echipă de ingineri europeni, de la startup-ul Quantum Motion, a creat noi cipuri de computere quantum care consumă de 1.000 ori mai puţină energie, folosind utilaje existente şi simplificând scalarea lor.

Foto: Noul cip cuantic european

Ei bine, înainte de toate, trebuie să aducem puţină lumină în ceea e înseamnă cipurile şi computere cuantice şi prin ce se deosebesc acestea. Computerele cuantice sunt cele care au la bază procesoare şi cipuri cuantice — aici totul e cât se poate de simplu. Explicând cipurile cuantice, însă, intrăm într-o lume diferită.

Foto: Computer cuantic

Aşa cum explicam în articolul de ieri despre echipa chineză şi elaborarea lor, un cip clasic e format din miliarde de semiconductori, adică tranzistori. Aceştia au în esenţă construcţii prin care există un canal de trecere a curentului şi o poartă prin care se induce electric comanda de a bloca sau permite trecerea curentului. Prin aplicarea de tensiune în poartă, se schimbă conductivitatea acelui canal, iar succesiunile de furnizări de tensiune sau lipsa lor reprezintă acele valori de 0 şi 1 din comunicarea digitală, pe care le cunoaştem la suprafaţă aproape toţi, dar aproape nimeni nu înţelege cum au loc aceste translări în electronică.

Un cip are o arhitectură complicată de mai multe tipuri de tranzistori, cu construcţii diferite şi conexiuni între ei. Prin gruparea de tranzistori într-un nod se creează porţi ce determină procesarea operaţiilor logice, precum AND, OR, NOT, XOR, etc. Toate aceste noduri şi grupuri de tranzistori fac această procesare la nivel electric. Spre exemplu, XOR e un nod ce dă un rezultat pozitiv doar dacă valorile de intrare sunt diferite între ele. Iar ca asta se întâmple, grupul de tranzistori e conceput astfel încât să determine trecerea curentului doar dacă valorile de intrare sunt diferite. În mod similar au loc şi calculele de adunări, şi procesarea imaginilor, care e un şir de valori cifrice a trei valori ce formează codul unei culori. Şi efectiv prin această proiectare a cipurilor se face o arhitectură logică a modului în care poate circula informaţia şi cum e procesată ea logic.

Dar electricitatea e informaţia într-un cip obişnuit, pentru că acele impulsuri care fie trec, fie nu, formează prin biţi informaţii mai complexe. Desigur, un cip are mai multe funcţii şi componente, precum registrele de memorie sau ceasul procesorului, care împarte succesiunea de semnale în blocuri care trebuie analizate separat. Iar acolo, în accesările de memorie şi în circularea electricităţii încep să apară şi elementele care împiedică progresul. Mai mulţi tranzistori într-un cip ajută enorm la puterea de procesare, datorită faptului că sarcinile sunt preluate de un număr mare de tranzistori, iar datorită lor poate creşte şi memoria internă. Însă, curenţii electrici care circulă prin conductoarele arhitecturii cipului întâmpină şi rezistenţă, iar asta determină pierdere de energie, care trebuie compensată prin energie nouă şi asta determină consumul de energie al cipului. Tot asta limitează şi creşterea la infinit a puterii, întrucât în prezent mai multă energie se pierde pe transportul sarcinilor între tranzistori într-un cip decât în acţionarea tranzistorilor propriu-zişi şi efectuarea operaţiilor logice.

Iar aici ajungem la cipurile cuantice, care au fost concepute tocmai pentru a evada din aceste limitări fizice prin schimbarea paradigmei. La un cip clasic, curentul electric reprezintă informaţia, pe când la un cip cuantic starea cuantică a particulelor reprezintă informaţia şi ea trebuie „citită”. La cipul clasic informaţia e reprezentată de bit, în timp ce la unul cuantic — de qubit. Fizic vorbind, informaţia într-un cip cuantic poate fi spinul unui electron, nivelul energetic al acestuia, starea unui ion sau polarizarea unui foton. E ca şi cum am privi un electron şi starea şi poziţia acestuia ne-ar spune dacă el e 0 sau 1. Doar că în lumea cuantică electronii au spinurile ce pot fi măsurate într-o combinaţie de poziţii sus şi jos în acelaşi timp. E deja suficient de confuz, dar atunci când apar doi qubiţi alături, apare inseparabilitatea quantică şi aceştia operează deja în sistem. Acest principiu stă la baza calcului cuantic, şi creează un număr imens de probabilităţi, aparent imposibil de intuit, şi validate doar în momentul citirii. Nu pretindem că explicăm exhaustiv toată lumea cipurilor cuantice aici, dacă încercăm să o facem prin explicaţii cât mai simple şi analogice, pentru a înţelege principiul pe care funcţionează acestea.

La un cip clasic, toate calculele sunt clare, deterministe şi logice. La cipurile cuantum, rezultatul vine de la măsurări instant, dar rezultatul primit e o probabilitate, tocmai de asta de multe ori algoritmii cuantici fac măsurări repetate, de sute sau mii de ori, pentru a alege rezultatul cel mai probabil drept cel just. Şi de asta adeseori în computere cuantum se vorbeşte adeseori de nevoie de minimizare a erorilor şi rezultatelor parazitare. Qubiţii mai sunt şi oarecum fragili şi expuşi mediilor externe, tocmai de asta poate fi nevoie de sute sau mii de qubiţi fizici pentru a crea un qubit logic.

Această fragilitate şi expunere la orice câmp magnetic ambiant face qubiţii susceptibili de impredictibilitate şi greşeli mai mari. Şi apoi, curenţii electrici care ar fi pierduţi prin rezistenţă ar denatura exactitatea pe are ajunge să o reprezintă qubitul şi aceste cipuri ar ajunge să fie viabile în foarte puţine aplicări. Superconductivitatea e cea care rezolvă această problemă şi permite eliminarea practic absolută a pierderilor de energie şi rezistenţă, iar astfel cipurile cuantice obţin o precizie de multe ori mai mare, şi, datorită lipsei de rezistenţă, şi o putere imensă de procesare, chiar şi cu mult mai puţini qubiţi decât tranzistori pe un cip clasic.

Din nou, şi aici există deja companii cu arhitecturi diverse, super inteligente fiecare din ele, iar ştiinţa acestora a ajuns deja în zona absolut fenomenale. IBM, una din cele mai avansate companii din lume în cipurile cuantice, foloseşte superconductivitatea şi efectul formării perechilor Cooper, când electronii care s-ar respinge în mod nomal formează perechi, iar prin arhitectura adiţională se obţine un efect în care un qubit devine format din miliarde de perechi Cooper, unde starea loc colectivă se comportă ca un obiect cuantic singular. Astfel, un qubit IBM ajunge să se comporte efectiv ca un atom artificial imens, fabricat prin litografie.

Aşadar, superconductivitatea a devenit o parte aproape inalienabilă a cipurilor cuantice şi computerelor cuantice, iar ea poate fi asigurată prin temperaturi criogenice, apropiate de 0 K, sau -273 grade Celsius. Aceste sisteme criogenice fac computerele cuantum mari. Computerele cele mai performante actuale au sute sau mii de qubiţi, nu miliarde. Iar dacă numărăm qubiţii logici, atunci numărul lor poate fi de doar câteva zeci.

Cipul cuantic poate fi mic, de dor câţiva centimetri, relativ apropiat de unul clasic. Dar toată infrastructura pentru aceşti qubiţi e imensă. Fiecare qubit are nevoie de un cablu de control şi altul de citire pentru senzorul rezonator. Respectiv, asta înseamnă sute de cabluri şi conexiuni spre acei qubiţi, ceea ce limitează şi numărul de qubiţi ce poţi fi integraţi într-un asemenea cip. Cu toate celelalte necesităţi de control, se obţin 3-5 cabluri pe qubit. Problema acestor cabluri e că ele trec din zona criogenică în cea a temperaturii normale, ceea ce le face să transporte căldură spre zona criogenică. E nevoie, deci, de un adevărat frigider imens care să extragă această căldură din zona criogenică, pentru a păstra superconductivitatea.

Iar aici vine marea invenţie a echipei despre care vorbim azi, de la Quantum Motion. Echipa de ingineri, formată preponderent din ingineri britanici, spanioli, dar şi din alte ţări europene, mulţi dintre care au fost colegi de universitate, a creat o arhitectură diferită şi compactă, care să elimine tonajele de cabluri necesare cipurilor cuantice şi să creeze o arhitectură mai simplă, mai eficientă, care să poată fi produsă utilizând utilaje mai obişnuite, de la cipurile clasice.

Ei au conceput un cip de control criogenic, până la care vin câteva cabluri, din exterior, iar acest cip decodează comenzile şi selectează qubitul căruia să-i trimită sarcina de procesare. Mai mult ca atât, construcţia cipului lor se bazează pe plachete de siliciu, care pot fi produse la utilajele existente. Ei au pornit folosind utilajele de la GlobalFoundries care pot produce tranzistori de 22 nm şi le-au calibrat să graveze arhitectura necesară lor. Cipul de procesare centrală, ca un panou electric, e un CMOS criogenic, iar acesta centralizează qubiţii care operează criogenic mai deaprte. Pe lângă asta, construcţia lor simplificată permite o temperatură uşor mai mare de operare, deşi tot criogenică, fapt care mai reduce consumul de energie al sistemului criogenic.

Scopul echipei de ingineri e ca noul lor cip să poată fi integrat ca un dulap normal într-un centru de date, fără toată arhitectura suplimentară necesară în prezent. Şi anul trecut ei au creat primul asemenea computer cuantic de test, livrându-l la centrul de calcul cuantic din Marea Britanie, pentru teste.

Foto: Computerul livrat de Quantum Motion

Asta a arătat cât de serioase sunt capacităţile acestei echipe. Iar acum, în 2026, Quantum Motion a atras investiţii de 160 milioane de dolari de la investitori de talie mare. Printre ei se numără renumita companie germană Bosch, care a investit 50 milioane în 2025 şi alte zeci de milioane în 2026. Un alt investitor major e British Business Bank. Şi Bosch e la rândul lui un producător de cipuri, deci, dacă a investit în această companie atât de mult, e clar că potenţialul acestei tehnologii a inginerilor europeni a obţinut poate cea mai directă validare.

Şi, de fapt, Bosch explică acum că a decis să investească în această tehnologie după ce a constatat că noul cip cuntic de la Quantum Motion consumă de 1.000 ori mai puţină energie decât alte cipuri cuantice, datorită arhitecturii inteligente, geniale chiar. Iar costul de producţie potenţial e de 100 ori mai mic decât la alte computere cuantice. Sunt date de o importanţă imensă, pe care le anunţă Bosch, o parte terţă, care le-a testat şi măsurat şi astfel a decis să mai investească zeci de milioane de euro în această tehnologie pentru a o aduce la producţia de serie. Vorbim, deci, despre un salt tehnologic major al Europei în cipurile şi computerele cuantice, unul din cele mai importante domenii strategice tehnologice din câte există azi în lume. E ca şi cum toţi au reuşit să facă lucruri frumoase cu computere cât casa, care consumă cât un oraş, şi vine acum cineva şi spune că totul încape într-o cameră şi consumă cât un bec. Cam pe acolo e saltul.