Si è recentemente tenuta la conferenza annuale IBM Quantum Summit 2022, durante la quale l'azienda ha svelato i suoi ultimi progressi in tema di computer quantistici. Oltre a dettagliare molte delle tecnologie connesse come System Two e alcune soluzioni software che mirano a rendere possibile l'implementazione nella realtà di sistemi di questa tipologia, IBM ha svelato il suo più recente processore quantistico. Si chiama Osprey e con i suoi 433 qubit è di fatto tre volte più potente del suo predecessore.

IBM ha affermato di aver migliorato la precedente architettura di Eagle, da 127 qubit, che era sviluppata su un unico piano, con l'aiuto di un cablaggio multilivello. Ma quali vantaggi poterà la tecnologia quantistica? Ce lo ricorda IBM nel suo comunicato stampa, del quale vi riportiamo un passaggio fondamentale.

"A differenza dei bit classici che devono essere in uno stato di uno o zero, i qubit possono esistere in un complesso mix di entrambi, attingendo alla natura quantistica fondamentale della materia a livelli subatomici. Di conseguenza, i computer quantistici offrono la possibilità di una potenza di calcolo notevolmente maggiore che può essere utilizzata per affrontare calcoli di complessità molto maggiore in campi come l'intelligenza artificiale e la progettazione di nuovi materiali per la scoperta di farmaci e la ricerca energetica".

Per capire fino in fondo le complessità di tali architetture, non è possibile ottenere una rappresentazione del suo stato usando i computer classici. Un bit binario classico può rappresentare solo un singolo valore binario, ad esempio 0 o 1, ovvero può trovarsi solo in uno di due stati possibili. Un qubit tuttavia può rappresentare uno 0, un 1 o qualsiasi proporzione di 0 e 1 nella sovrapposizione di entrambi gli stati, con una determinata probabilità che si tratti di uno 0 e una determinata probabilità che si tratti di un 1. Se si volessero elencare tutte le possibili combinazioni di valori che il processore è in grado di trattare, sarebbe necessario un numero di bit classici maggiore del numero di atomi che formano l'universo conosciuto.

Ma questo è solamente un passo nella giusta direzione di un percorso molto lungo, il cui obiettivo primario è arrivare alla realizzazione di un sistema da oltre 4000 qubit entro il 2025. Per adesso la tabella di marcia è stata rispettata e così, dopo l'attuale Osprey, il prossimo modello si chiamerà Condor e vanterà ben 1.121 qubit, con debutto atteso il prossimo anno.

I primi segni dell'avvento di questa tecnologia li abbiamo avuti al CES 2019, quando IBM ha presentato un computer quantistico funzionale dal design elegante. L'anno scorso abbiamo per la prima volta visto l'IBM Quantum System Two di prossima generazione, ossia la macchina che ospiterà i suoi processori quantistici, e proprio su questo progetto sono emersi ulteriori dettagli che rendono molto più chiara la direzione presa riguardo la tecnologia.

IBM ha progettato System Two in modo che risulti flessibile e modulare, in modo tale da poter ospitare più architetture e processori, incluso Osprey a partire dal prossimo anno. System Two includerà elementi come l'elettronica per controllare i qubit, la tecnologia per interfacciarsi con i computer classici, il refrigeratore criogenico e altri elementi funzionali, e come anticipato le prime unità in grado di operare al 100% potrebbero arrivare entro la fine del 2023.

La società ha affermato che il progetto System Two consentirà un aumento esponenziale nella scala del calcolo quantistico, ma ovviamente tutta questa potenza di calcolo necessiterà del software giusto per trarne i massimi benefici.

All'inizio dello scorso anno, IBM ha affermato che il suo ambiente di esecuzione del programma Qiskit è stato in grado di fondere computer quantistici e convenzionali per eseguire calcoli complessi in poche ore, quando in precedenza avrebbero richiesto mesi. Ora si sta lavorando a nuove funzionalità che consentano di ridurre al minimo gli errori e forniscano nel contempo un modello di programmazione veloce ed efficiente. Inoltre, queste funzionalità si fondono nell'obiettivo di IBM di integrare i computer quantistici con i computer classici, inclusi i supercomputer.

Chiudiamo ricordando che i passi avanti fatti nella scala del calcolo quantistico in relazione alle dimensioni sono davvero incredibili. A questo proposito, IBM afferma di essere riuscita a ridurre l'elettronica che rotea attorno al controllo dei qubit, dalle dimensioni iniziali di un intero armadio rack fino a quelle di un chip grande 1 cm2. Ciò si è tradotto parallelamente in un crollo dei consumi, che sono passati dai 100 W per ciascun qubit da controllare per il modello di due anni fa, ai 10 mW complessivi necessari per controllare 4 qubit.