Gio. Mag 23rd, 2024
Le scoperte dell’informatica quantistica riportano gli investimenti nel settore

Una nuova ondata di fiducia – e di capitale – si sta diffondendo nel settore dell’informatica quantistica.

Questa settimana i governi dell’Australia e dello stato del Queensland hanno stanziato insieme 940 milioni di dollari australiani (620 milioni di dollari) per sostenere la costruzione di un computer quantistico su larga scala vicino a Brisbane da parte della start-up statunitense PSI Quantum. L’accordo è stato solo l’ultimo segnale che un sogno vecchio di decenni di una nuova forma di calcolo che sfrutti le insolite proprietà della meccanica quantistica potrebbe finalmente realizzarsi.

Il sistema in Australia sarà “la prima macchina che varca la soglia dell’ingresso”. [being a] computer davvero utile: il primo sistema quantistico al mondo che sarà commercialmente utile”, ha affermato Pete Shadbolt, direttore scientifico del PSI.

Non è il solo a fare grandi affermazioni a favore di una generazione di computer la cui costruzione è prevista entro la fine di questo decennio, segnalando uno sprint relativamente breve per un campo che ha avuto la sua parte di battute d’arresto nei 65 anni trascorsi da quando il professor Richard Feynman ha delineato l’idea dell’informatica quantistica.

Una delle sfide più grandi è stata che i bit quantistici – o qubit – utilizzati nelle macchine odierne sono altamente instabili e mantengono i loro stati quantistici solo per periodi estremamente brevi, creando “rumore”. Di conseguenza, durante qualsiasi calcolo quantistico si accumulano errori, rendendo il computer sostanzialmente inutilizzabile.

I recenti progressi nella correzione degli errori, una tecnica per codificare le informazioni in qubit che compensa questo problema, hanno promesso una soluzione a questo problema molto prima di quanto la maggior parte del settore si aspettasse.

Altre aziende che hanno messo gli occhi su un nuovo traguardo nella corsa quantistica includono IBM, che da anni costruisce sistemi quantistici sperimentali. Alla fine del 2023 ha tracciato per la prima volta una tabella di marcia per raggiungere un sistema pratico e pienamente funzionale.

“Sento che abbiamo un percorso di scalabilità per dimostrare un computer quantistico tollerante ai guasti” entro il 2029, ha affermato Jay Gambetta, vicepresidente dell’informatica quantistica presso IBM.

“Nessuno ha mai integrato un sistema con milioni di qubit prima, al massimo sono poche migliaia”, ha affermato Scott Aaronson, direttore del Quantum Information Center dell'Università del Texas.

Per anni, prevedere esattamente quando l’informatica quantistica raggiungerà l’utilità pratica è sembrata un’impresa folle. Le speranze di riuscire a programmare una generazione precedente di cosiddette macchine rumorose – sistemi con qubit instabili – sono state deluse, ponendo fine a una strada verso l’uso pratico.

E anche alcune scoperte apparentemente significative della ricerca non sono riuscite a produrre risultati. Quando nel 2019 Google affermò di aver raggiunto la “supremazia quantistica” – il punto in cui i sistemi quantistici superano i computer tradizionali – si scoprì che nuovi modi di programmare le macchine esistenti avrebbero potuto cancellare tale vantaggio.

Ma molti nel settore ora credono che negli ultimi mesi si sia aperta una strada libera per costruire sistemi su larga scala che porteranno reali vantaggi tecnici e commerciali.

Una serie di scoperte di ricerca, a partire da Google lo scorso anno, hanno portato importanti progressi nella correzione degli errori anni prima di quanto molti si aspettassero. I risultati della ricerca dell’Università di Harvard e del gruppo QuEra con sede a Boston alla fine del 2023, insieme a un articolo di quest’anno di Microsoft e Quantinuum con sede negli Stati Uniti e nel Regno Unito, hanno alimentato le speranze.

“Nell'ultimo anno abbiamo assistito a grandi progressi nel settore, e in particolare nella correzione degli errori”, ha affermato Steve Brierley, capo di Riverlane, una start-up quantistica britannica. Ciò ha ridotto il numero di progressi tecnici ancora da realizzare, ha affermato. “Sembra sempre meno un problema scientifico e molto più un problema ingegneristico”.

Un risultato è stata una nuova corsa per ampliare gli odierni sistemi hardware quantistici per essere in grado di gestire gli utili algoritmi che aziende come IBM ora credono saranno presto prodotti.

L'investimento dell'Australia nel PSI, sotto forma di partecipazione nella società, nonché di sovvenzioni e prestiti, segna una scommessa insolita sui qubit basati sui fotoni, piuttosto che sui qubit superconduttori utilizzati da IBM e Google. È stato dimostrato che i fotoni forniscono una base stabile per un sistema quantistico, ma in passato il PSI ha pubblicato poche ricerche per mostrare quali progressi ha fatto per superare le numerose sfide hardware, ha affermato Aaronson dell'UT.

Nel tentativo di fugare questi dubbi, questa settimana il PSI ha pubblicato il suo primo documento di ricerca delineando i progressi hardware che secondo Shadbolt lo avrebbero messo sulla strada verso un sistema praticabile e su larga scala entro la fine del decennio.

Con l'attenzione rivolta alla praticità della produzione di un gran numero di qubit e chip quantistici, nonché di altro hardware necessario per collegarli insieme in sistemi più grandi, PSI rivendica anche vantaggi per la tecnologia fotonica che la porterà a un sistema da 1 milione di qubit più velocemente di altri nell'industria.

Un segnale positivo per l’industria che si sta muovendo verso la produzione commerciale è la formazione di una catena di fornitura più sviluppata nell’hardware quantistico man mano che la tecnologia esce dai laboratori, ha affermato Brierley.

Nonostante le nuove speranze, esperti come Gambetta di IBM ammettono che i loro piani per arrivare al pieno computing quantistico potrebbero ancora essere vanificati. Prevedere quando verranno apportate le scoperte algoritmiche necessarie per rendere pratica la correzione degli errori è più difficile da prevedere che creare una road map per espandere l’hardware, ha affermato.

Gambetta ha aggiunto, tuttavia, che se IBM riuscisse a mostrare i primi, primissimi risultati pratici dell’informatica quantistica nei prossimi due anni – un punto che chiama vantaggio quantistico – potrebbe innescare una nuova ondata di interesse da parte del mondo aziendale.

“Le persone hanno questi piani su carta: le cose che gli sperimentali prevedono richiedono sempre più tempo di quanto pensino”, ha detto Aaronson. Ma dopo i recenti progressi, la nascente industria dell’informatica quantistica sembra per la prima volta avere una reale possibilità di raggiungere un’utilità pratica, ha aggiunto.