I giganti della tecnologia prevedono che il computer quantistico utilizzabile arriverà entro questo decennio

Secondo i dettagli condivisi da IBM, Google, Amazon, Microsoft e altri, le aziende tecnologiche degli Stati Uniti stanno correndo per portare i sistemi di computer quantistici dai prototipi di laboratorio alle macchine industriali.

Le innovazioni nella progettazione dei chip e nella correzione degli errori hanno ridotto le lacune tecniche, rendendo alla portata di alcuni un obiettivo decennale, mentre altri avvertono che la strada sarà molto più lunga.

L'annuncio di IBM di giugno ha delineato un progetto completo che colma i dettagli ingegneristici mancanti nei piani precedenti. Jay Gambetta, a capo del programma quantistico dell'azienda, ha affermato che ora hanno "la strada spianata" verso una macchina in grado di superare classiccomputer di intelligenza artificiale in attività come la simulazione dei materiali e la modellazione dell'intelligenza artificiale entro il 2030.

Il team di ricerca quantistica di Google, guidato da Julian Kelly, ha rimosso uno dei suoi maggiori ostacoli tecnici lo scorso anno e afferma che riuscirà a raggiungere i suoi obiettivi prima della fine del decennio; Kelly ha definito "sormontabili" tutti i problemi rimanenti

Le aziende si impegnano per risolvere le sfide di scalabilità

Oskar Painter, responsabile dell'hardware quantistico di Amazon, ha avvertito che, nonostante importanti traguardi in fisica, la fase industriale potrebbe richiedere dai 15 ai 30 anni. Il salto da meno di 200 qubit – le unità quantistiche di base – a più di un milione è necessario per ottenere prestazioni significative.

La scalabilità è ostacolata dall'instabilità dei qubit, che ne limita lo stato utile a frazioni di secondo. Il chip Condor di IBM, a 433 qubit, ha mostrato interferenze tra i componenti, un problema che il CEO di Rigetti Computing, Subodh Kulkarni, ha descritto come "un fastidioso problema di fisica". IBM afferma di aver previsto il problema e ora sta utilizzando un accoppiatore diverso per ridurre le interferenze.

I primi sistemi si basavano su qubit calibrati individualmente per migliorare le prestazioni, ma questa soluzione non è fattibile su larga scala. Le aziende stanno ora sviluppando componenti più affidabili e metodi di produzione più economici.

Google si è posta l'obiettivo di ridurre i costi di dieci volte per costruire un sistema su vasta scala con un budget di 1 miliardo di dollari. La correzione degli errori, ovvero la duplicazione dei dati tra i qubit in modo che la perdita di uno di essi non comprometta i risultati, è considerata un requisito fondamentale per la scalabilità.

Google è l'unica a mostrare un chip in cui la correzione degli errori migliora con l'evoluzione dei sistemi. Kelly ha affermato che saltare questo passaggio porterebbe a "una macchina molto costosa che produce rumore"

Progetti concorrenti e sostegno governativo

IBM sta puntando su un diverso metodo di correzione degli errori, chiamato codice di controllo di parità a bassa densità, che, a suo dire, richiede il 90% di qubit in meno rispetto all'approccio basato sul codice di superficie di Google. Il codice di superficie collega ogni qubit in una griglia ai suoi vicini, ma richiede più di un milione di qubit per funzionare.

Il metodo di IBM richiede connessioni a lunga distanza tra qubit, difficili da progettare. IBM afferma di aver raggiunto questo obiettivo, ma analisti come Mark Horvath di Gartner affermano che il progetto esiste ancora solo in teoria e deve essere dimostrato in produzione.

Restano altri ostacoli tecnici: semplificare il cablaggio, collegare più chip in moduli e costruire frigoriferi criogenici più grandi per mantenere i sistemi vicini allo zero assoluto.

I qubit superconduttori, utilizzati da IBM e Google, mostranotronprogressi, ma sono difficili da controllare. Alternative come ioni intrappolati, atomi neutri e fotoni sono più stabili, ma più lenti e difficili da collegare in sistemi di grandi dimensioni.

Sebastian Weidt, CEO di Universal Quantum, con sede nel Regno Unito, afferma che le decisioni sui finanziamenti governativi probabilmente restringeranno il campo a pochi contendenti. La Darpa, l'agenzia di ricerca del Pentagono, ha avviato una revisione perdentil percorso più rapido verso un sistema pratico.

Amazon e Microsoft stanno sperimentando nuovi design di qubit, inclusi stati esotici della materia, mentre i produttori consolidati continuano a perfezionare le tecnologie più datate. "Solo perché è difficile, non significa che sia impossibile", ha affermato, riassumendo la determinazione del settore a raggiungere il traguardo del milione di qubit.