Il calcolo quantistico per uso pratico è sempre più vicino.

I computer quantistici sono qualcosa tipo il Sacro Graal dell’informatica. Nei laboratori più all’avanguardia del mondo i migliori fisici, matematici e specialisti del settore IT sono al lavoro per fornire un’informatica quantistica per un utilizzo quotidiano al di fuori dei laboratori. Ecco il motivo: il computing quantistico possiede per la sua enorme efficienza il potenziale per modificare non soltanto il settore IT, ma anche il mondo in quanto tale.

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Gli ultimi mesi hanno portato grandi progressi nel campo dell’informatica quantistica. In diversi laboratori del mondo, nelle università e nelle grandi aziende come IBM, sono state poste importanti pietre miliari nello sviluppo dei computer quantistici. Ad esempio alla New South Wales University nell‘australiana Sydney, dove recentemente è stato comunicato che grandi chip quantistici potranno essere disponibili molto prima del previsto[i].
 

Più qubit per ogni chip


La tecnologia legata ai computer quantistici è troppo complessa per essere descritta in un articolo come questo. Ma si può dire questo: sembra che i progressi annunciati rendano possibile l’impiego e l’utilizzo per chip non solo di pochi bit quantistici (qubit), bensì di milioni di essi. Così si risolverebbe uno dei maggiori problemi legati all’utilizzo commerciale del computing quantistico[ii]. I qubit, grazie alle loro caratteristiche fisiche, permettono di rappresentare gli uno e gli zero, che sono la base della tecnica digitale. Un qubit può essere allo stesso tempo sia un uno che uno zero. Proprio questa caratteristica rende il computing quantistico così tanto interessante, efficiente e altamente complesso. Gli specialisti del settore sanno che i computer quantistici possono eseguire in un solo passaggio calcoli e simulazioni che i moderni computer tradizionali effettuerebbero in centinaia di migliaia o addirittura milioni di anni.
 

I computer quantistici sono più freddi dello spazio

Anche i fisici dell'Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms stanno lavorando alla costruzione di un computer quantistico che utilizzi più bit quantistici. Si tratta di un simulatore quantistico da 256 bit.  La combinazione delle dimensioni del suo sistema e la sua programmabilità lo metterebbero in prima linea nella corsa alla creazione di un computer quantistico, dicono i ricercatori. Un numero crescente di qubit fa sì che il sistema diventi esponenzialmente più potente. Il numero di stati quantistici che sono possibili con questo sistema a 256 qubit supera il numero degli atomi presenti nel Sistema Solare.[iii] E a proposito di Sistema Solare: le temperature necessarie per effettuare calcoli con i qubit sono più basse di quelle misurate nello spazio: quasi meno di 273 gradi Celsius sono necessari per rallentare il movimento degli atomi e mantenere stabili i qubit. I sistemi di raffreddamento rappresentano dunque una grande sfida per la tecnologia dei computer quantistici.

 

Un OS per tutti i computer quantistici?


Finora si stima che siano stati realizzati in diversi laboratori di tutto il mondo 50 computer quantistici. Questi progetti utilizzano i più disparati sistemi operativi – un Windows o Unix per computer quantistici non esiste (ancora). Ma la situazione dovrebbe cambiare, secondo le opinioni di un consorzio diretto dall’Università di Cambridge. L’obiettivo è creare un sistema operativo che permetta di eseguire il medesimo software quantistico su diversi computer quantistici. Il primo passo in questa direzione è stato fatto: esiste ora un sistema operativo quantistico che trova posto su un chip. Il software è stato sviluppato dalla start-up Riverlane dell’Università di Cambridge e trasferito su un chip da SEEQC, un’azienda di semiconduttori. In una dichiarazione alla stampa di un membro del consorzio SEEQC viene espresso quanto segue: "Abbiamo semplicemente preso un sistema che prima occupava un grande volume e lo abbiamo trasferito su un chip delle dimensioni di una moneta – e funziona". SEEQC è un’azienda di semiconduttori con sede negli USA e grandi laboratori in Gran Bretagna che sviluppa sistemi di calcolo quantistico dalle specifiche applicazioni realizzabili a livello commerciale per le aziende di tutto il mondo. Il sistema operativo ha tra l’altro già anche un nome: si chiama Deltaflow.OS[iv].

 

Computer quantistici per il cloud

Anche IBM è attiva nel settore della ricerca riguardante i computer quantistici – e si pone grandi obiettivi[v]. Ancora entro quest’anno l’azienda ha intenzione di presentare il Quantum Eagle con processore da 127 qubit. Il processore conterrà aggiornamenti tipo Through-Silicon-Vias e Cablaggio- Multi-Level e deve essere in grado di ridurre gli errori di diafonia. IBM sta pianificando già per il prossimo anno l’introduzione di un sistema IBM Quantum Osprey con 433 bit quantici che può scalare con una infrastruttura migliore per il raffreddamento e il controllo. Entro il 2023 Big Blue vuole poi creare un sistema di computer quantistico con 1121 qubit. L’azienda sta pianificando a lungo termine persino sistemi con più di un milione di qubit. Jay Gambetta, Vice Presidente di IBM Quantum, dichiara che la roadmap dell’azienda è parte di una missione, "sviluppare un computer quantistico completo che viene fornito attraverso il cloud e può essere programmato da qualsiasi persona a livello globale". In effetti i meccanismi di raffreddamento necessari per l’odierna tecnologia quantistica determinano condizioni tali per cui i computer quantistici vengono a trovarsi in prevalenza all’interno di centri di calcolo e possono essere utilizzati tramite il cloud computing. Per il computer quantistico da 1121 qubit IBM sta progettando un gigantesco refrigeratore – con il nome GoldenEye[vi] - Con i saluti di James Bond.

 

Tecnologia all’avanguardia di UMB e IBM


Per ora i computer quantistici non sono ancora disponibili nei nostri centri di calcolo. Ma anche i nuovi computer basati su tecnologia convenzionale sono enormemente efficienti e concepiti per soddisfare i requisiti delle moderne piattaforme di cloud computing. IBM ha recentemente lanciato ufficialmente il primo server della nuova serie Power10. Al momento vengono prese in consegna le ordinazioni; si inizierà ad effettuare le forniture già prima della fine di settembre. Power10 è stato sviluppato per i requisiti speciali dell'infrastruttura posti dal cloud computing ibrido. Il nucleo centrale del server, il chip Power10, offre fino a tre volte l'efficienza energetica e la capacità di carico di lavoro di POWER9. Power10 di IMB è la prima serie di server in assoluto con processori commerciali da 7 nm. Con il dichiarato obiettivo di rendere Red Hat OpenShift standard per il cloud ibrido, IBM con Power10 porta i miglioramenti di capacità basati sull’hardware e un’innalzato livello di sicurezza container sul piano dell’infrastruttura IT.


L’esperienza di UMB - IBM e UMB hanno alle spalle decine di anni di collaborazione di successo – garantisce un know-how mai raggiunto prima d’ora, quando si tratta della tecnologia server, di cloud e di centri di calcolo. UMB è il provider cloud leader della Svizzera e il partner IBM con più certificazioni della Svizzera. Non esitate a contattarci se volete saperne di più.

 

 

[i] Single-electron spin resonance in a nanoelectronic device using a global field | Science Advances (sciencemag.org)

[ii]New quantum computing breakthrough may be key to large-scale quantum chips | TechRadar

[iii]Harvard-MIT Quantum Computing Breakthrough – “We Are Entering a Completely New Part of the Quantum World” (scitechdaily.com)

[iv]Products - Riverlane

[v]IBM's Roadmap For Scaling Quantum Technology | IBM Research Blog

[vi]IBM 'super-fridge' aims to solve quantum computer cooling problem - (techhq.com)