Ibm supera due tappe decisive per la realizzazione del primo vero computer quantistico. Per la prima volta, i tecnici dell’azienda hanno dimostrato la possibilità di rilevare e misurare entrambe le tipologie di errori quantistici contemporaneamente, oltre a sperimentare la progettazione di un nuovo circuito quantistico quadrato, che è la sola architettura fisica in grado di raggiungere dimensioni più grandi con risultati positivi.
Con il superamento della Legge di Moore, l’informatica quantistica sarà tra le invenzioni che potrebbero introdurre una nuova era di innovazione nell’industria. I computer quantistici promettono di apportare nuove funzionalità nei campi dell’ottimizzazione e della simulazione, irrealizzabili utilizzando i computer attuali. Sarebbe sufficiente un computer quantistico creato con solo 50 bit quantistici (qubit) affinché nessuna combinazione degli attuali supercomputer TOP500 sarebbe in grado di superarlo.
Le scoperte di Ibm, descritte nel numero del 29 aprile di Nature Communications, mostrano per la prima volta la capacità di rilevare e misurare i due tipi di errori quantistici (bit-flip e phase-flip) che si verificano in qualsiasi computer quantistico reale. Fino a questo momento era stato possibile risolvere un tipo di errore quantistico alla volta, mai entrambi contemporaneamente. Si tratta di una fase necessaria per la correzione degli errori quantistici, requisito fondamentale per creare un computer quantistico pratico e affidabile su vasta scala.
Il circuito di nuovi bit quantistici e complessi di Ibm, formato da un reticolo quadrato di quattro qubit superconduttori su un chip di circa un quarto di pollice quadrato, consente di rilevare contemporaneamente entrambi i tipi di errori quantistici. Scegliendo una struttura quadrata rispetto a una configurazione lineare – che impedisce di rilevare contemporaneamente entrambi i tipi di errori quantistici – il progetto Ibm mostra il miglior potenziale di scalabilità.
“L’informatica quantistica potrebbe portare potenzialmente ad una trasformazione, dato che ci consente di risolvere problemi che oggi è impossibile o difficile risolvere”, ha affermato Arvind Krishna, senior vice president e director di Ibm Research. “Mentre l’uso dei computer quantistici era stato originariamente esaminato per la crittografia, un’area che troviamo estremamente interessante risiede nella loro potenziale capacità di risolvere problemi attualmente irrisolti nella fisica e nella chimica quantistica. Questo potrebbe rappresentare un enorme potenziale nella progettazione dei materiali o dei farmaci aprendo la strada verso nuovi campi di applicazione”.
Nella fisica e nella chimica, ad esempio, l’informatica quantistica potrebbe consentire agli esperti di progettare nuovi materiali e composti farmaceutici senza ricorrere a prove di laboratorio costose e ad alto rischio di errore, accelerando potenzialmente la velocità e il ritmo di innovazione in molti settori.
In un mondo focalizzato sui Big Data, i computer quantistici potrebbero rapidamente ordinare e gestire database ancora più grandi, oltre ad enormi archivi di dati diversi e/o non strutturati. Questo potrebbe trasformare il processo decisionale delle persone e il modo in cui i ricercatori di tutti i settori fanno scoperte importanti. Una delle grandi difficoltà per gli esperti che cercano di sfruttare la potenza dell’informatica quantistica è il controllo o la rimozione della decoerenza quantistica – la creazione di errori nei calcoli provocata dall’interferenza derivante da fattori quali calore, radiazione elettromagnetica e difetti nei materiali. Il lavoro di Ibm è stato finanziato in parte dal programma multi-qubit-coherent-operations di IARPA (Intelligence Advanced Research Projects Activity).
