IBM promette 1000-qubit, una pietra miliare entro il 2023

Per 20 anni scienziati e ingegneri hanno detto che “un giorno” avrebbero costruito un computer quantistico completo in grado di eseguire calcoli utili che avrebbero superato qualsiasi supercomputer convenzionale. Ma le macchine attuali contengono solo poche decine di bit quantici, o qubit, troppo pochi per fare qualcosa di abbagliante. Oggi, IBM ha reso le sue aspirazioni più concrete annunciando pubblicamente una “road map” per lo sviluppo dei suoi computer quantistici, compreso l’ambizioso obiettivo di costruirne uno contenente 1000 qubit entro il 2023. L’attuale più grande computer quantistico di IBM, rivelato questo mese, contiene 65 qubit.

“Siamo molto eccitati”, dice Prineha Narang, co-fondatore e chief technology officer di Aliro Quantum, una startup specializzata in codice che aiuta il software di livello superiore a funzionare in modo efficiente su diversi computer quantistici. “Non conoscevamo le pietre miliari specifiche e i numeri che hanno annunciato”, dice. Il piano include la costruzione di macchine di dimensioni intermedie di 127 e 433 qubit nel 2021 e 2022, rispettivamente, e prevede di seguire con una macchina da un milione di qubit in una data non specificata. Dario Gil, direttore della ricerca di IBM, dice di essere fiducioso che il suo team possa rispettare il programma. “Una road map è più di un piano e una presentazione PowerPoint”, dice. “

IBM non è l’unica azienda con una tabella di marcia per costruire un vero e proprio computer quantistico – una macchina che approfitterebbe delle strane regole della meccanica quantistica per fare certi calcoli che travolgono i computer convenzionali. Almeno in termini di pubbliche relazioni, IBM sta giocando a rimpiattino con Google, che 1 anno fa ha afferrato i titoli dei giornali quando la società ha annunciato che i suoi ricercatori avevano usato il loro computer quantistico a 53 qubit per risolvere un particolare problema astratto che sostenevano avrebbe sopraffatto qualsiasi computer convenzionale – raggiungendo una pietra miliare conosciuta come supremazia quantistica. Google ha il proprio piano per costruire un computer quantistico da un milione di qubit entro 10 anni, come Hartmut Neven, che guida lo sforzo di Google per il calcolo quantistico, ha spiegato in un’intervista di aprile, anche se ha rifiutato di rivelare una linea temporale specifica per i progressi.

La linea temporale dichiarata diIBM viene con un rischio ovvio che tutti sapranno se manca le sue pietre miliari. Ma l’azienda ha deciso di rivelare i suoi piani in modo che i suoi clienti e collaboratori sapessero cosa aspettarsi. Decine di aziende startup di quantum-computing usano le attuali macchine di IBM per sviluppare i loro prodotti software, e conoscere le pietre miliari di IBM dovrebbe aiutare gli sviluppatori ad adattare meglio i loro sforzi all’hardware, dice Gil.

Una società che si unisce a questi sforzi è Q-CTRL, che sviluppa software per ottimizzare il controllo e le prestazioni dei singoli qubit. L’annuncio di IBM mostra ai venture capitalist che l’azienda è seriamente impegnata nello sviluppo di questa impegnativa tecnologia, dice Michael Biercuk, fondatore e CEO di Q-CTRL. “E’ rilevante per convincere gli investitori che questo grande produttore di hardware sta spingendo molto su questo e investendo risorse significative”, dice.

Una macchina da 1000 qubit è una pietra miliare particolarmente importante nello sviluppo di un computer quantistico completo, dicono i ricercatori. Una tale macchina sarebbe ancora 1000 volte troppo piccola per realizzare il pieno potenziale dell’informatica quantistica – come la rottura degli attuali schemi di crittografia di Internet – ma sarebbe abbastanza grande per individuare e correggere la miriade di errori che ordinariamente affliggono i pignoli bit quantistici.

Un bit in un computer ordinario è un interruttore elettrico che può essere impostato su zero o uno. Al contrario, un qubit è un dispositivo quantistico – nelle macchine di IBM e Google, ognuno è un minuscolo circuito di metallo superconduttore raffreddato a quasi zero assoluto – che può essere impostato su zero, uno o, grazie alle strane regole della meccanica quantistica, zero e uno allo stesso tempo. Ma la minima interazione con l’ambiente tende a distorcere questi delicati stati a due vie, così i ricercatori hanno sviluppato protocolli di correzione degli errori per diffondere le informazioni normalmente codificate in un singolo qubit fisico a molti di loro in modo che lo stato di quel “qubit logico” possa essere mantenuto indefinitamente.

Con la loro prevista macchina da 1121 qubit, i ricercatori IBM sarebbero in grado di mantenere una manciata di qubit logici e farli interagire, dice Jay Gambetta, un fisico che guida gli sforzi di IBM per il calcolo quantistico. Questo è esattamente ciò che sarà necessario per iniziare a fare un vero e proprio computer quantistico con migliaia di qubit logici. Una tale macchina segnerebbe un “punto di inflessione” in cui l’attenzione dei ricercatori passerebbe dall’abbattere il tasso di errore nei singoli qubit all’ottimizzare l’architettura e le prestazioni dell’intero sistema, dice Gambetta.

IBM sta già preparando un enorme frigorifero ad elio liquido, o criostato, per contenere un computer quantistico con 1 milione di qubit. La road map di IBM non specifica quando una tale macchina potrebbe essere costruita. Ma se i ricercatori dell’azienda possono davvero costruire un computer da 1000 qubit nei prossimi 2 anni, quell’obiettivo finale suonerà molto meno fantastico di quanto non lo sia ora.