Quantum computing: nuova avanzata di Google

Il nuovo chip per il quantum computing progettato dal colosso americano sfrutta le leggi della fisica quantistica ed entro l’anno, dice il capo della ricerca John Martinis, verrà realizzato un nuovo dispositivo per il calcolo computazionale basato sui quanti. L’ultimo chip sviluppato utilizzava 6 qubit, il team di ricerca ha già condotto esperimenti con 9 qubit ed ora si spinge a teorizzare l’impiego di ben 49 qubit. Il messaggio è chiaro: battaglia aperta per il quantum computing contro Ibm!  

Gli attori che oggi giocano un ruolo primario sul palcoscenico mondiale del quantum computing sono sostanzialmente due: Ibm e Google (cui seguono Microsoft, Intel, Facebook ed una serie di numerose startup). I due colossi stanno battagliando a suon di investimenti in ricerca per un trofeo d’onore: arrivare per primi sul mercato con un personal computer o un device mobile che sfrutta l’enorme capacità del calcolo computazionale basato sui quanti.

Nell’ultimo anno Ibm, all’interno dei propri laboratori di Zurigo dove lavorano scienziati di differenti discipline che si dedicano alla pura ricerca sperimentale, ha ottenuto grandissimi risultati nell’ambito del quantum computing che hanno consentito alla ricerca di fare un enorme passo in avanti. Fino all’anno scorso, infatti, uno dei principali ostacoli allo sviluppo del quantum computing era l’identificazione degli errori che si generano sfruttando i qubit (i quanti sono instabili ed i qubit possono quindi cambiare stato – da 0 a 1 o viceversa): l’errore di cambio di stato (chiamato bit-flip) e l’errore di segnale (chiamato phase-flip) non potevano essere rilevati contemporaneamente ma solo uno alla volta limitando così l’esecuzione dei calcoli.

Attraverso il disegno di un nuovo chip basato su 4 qubit i ricercatori di Ibm hanno superato questo ostacolo e annunciato al mondo che nel prossimo decennio si potranno sviluppare processori quantistici basati su 50-100 qubit (come termine di paragone basta pensare che uno smartphone odierno potrebbe funzionare con 2 qubit).

Fermo restando che uno degli ostacoli primari a tale sviluppo – ben lontano dall’essere superato – è il sistema di raffreddamento (oggi i computer quantistici utilizzati nei laboratori di ricerca utilizzano letteralmente ‘botole’ per la criogenia), Google ha da poco annunciato che vuole condurre un esperimento con un nuovo circuito basato su una griglia di 49 qubit. Sarebbe un vero e proprio ‘salto quantico’, per rimanere nell’alveo della fisica quantistica, dato che l’ultimo chip realizzato da Google aveva ‘solo’ 6 qubit e che gli esperimenti fatti fino ad ora hanno mostrato risultati solo mediante l’utilizzo di piccoli gruppi di qubit (ci si è spinti al massimo fino a 9 qubit in linea, risultato raggiunto sempre dai laboratori di ricerca Google – alla cui guida c’è John Martinis – attraverso un chip sperimentale).

Ciò a cui sta lavorando il team di Martinis, in particolare, è il disegno architetturale del chip per il quantum computing; gli scienziati sono convinti che la stabilità, la scalabilità e le prestazioni dei qubit dipendano dalla configurazione degli stessi all’interno della ‘griglia’ e dalla conformazione del circuito. Martinis, infatti, ha già sperimentato, sul chip a 6 qubit, un nuovo sistema di produzione del circuito, separando di fatto la griglia dei qubit dal tradizionale sistema di cablaggio che li controlla (posizionando quest’ultimo su un secondo chip poi saldato al primo). “L’idea – spiega Martinis – è eliminare le linee di controllo supplementari necessarie in un chip più grande che in realtà possono interferire con la funzione dei qubit”.

Per ora l’esperimento è dichiarato ‘sulla carta’ ma se il team di Martinis riuscisse davvero a tirare fuori dal cilindro un chip a 49 qubit allora sì che potremmo dichiarare la supremazia di Google sul fronte della ricerca tecnologica (oggi un processore per il calcolo computazionale quantistico necessita di circa 50 qubit per ‘produrre lavoro utile’, dicono al MIT).

L’esercizio programmato è dunque di natura ‘accademica’ (per ora): anche ammesso che funzioni, resterà da capire come sviluppare chip scalabili e programmabili (e soprattutto raffreddabili senza dover scomodare gli esperti di ibernazione!).

Altri approfondimenti:

• Il computer quantico sposa il Machine Learning
• Just a decade and we’ll have quantum computing
• Is Artificial Intelligence the new disruptive wave?

NOTA: per questo post non ricevo alcun compenso né da Google, Ibm, gli altri brandi citati né da agenzie di comunicazione o stampa ed editori; quanto riportato è frutto della mia elaborazione seguendo i principi che ho pubblicamente riportato nel mio personale codice etico