Di computing quantistico si parla sempre più spesso, grazie a scoperte teoriche e a progressi tecnologici di produttori hardware come Ibm, Google e  Intel. Ora proprio da Intel arriva una novità, il processore Horse Ridge, che nelle ambizioni del chipmaker favorirà lo sviluppo del quantum computing su larga scala. Risolvendo, innanzitutto, una criticità finora ancora poco studiata: il controllo dei qubit, di molti qubit contemporeanamente, e dunque il controllo degli errori. Si sa che i qubit (l’unità di informazione minima dei computer quantistici)  possono eseguire molto rapidamente un grande numero di calcoli, assumendo non lo status di 1 oppure 0 ma entrambi gli stati contemporaneamente e funzionando secondo i principi della meccanica quantistica. In estrema sintesi, ciò permette di risolvere problemi molto complessi e ricchi di variabili, non affrontabili dai sistemi di calcolo tradizionale (e nemmeno dall’High Performance Computing). 

 

Finora però l’adozione commerciale del computing quantistico è stata limitata da ostacoli tecnici ed economici, dunque nel mondo si contano pochi esemplari hardware in funzione, collocati soprattutto nei data center di prestigiosi centri di ricerca e università scientifiche. Intel ora sta cercando di superare alcuni di questi ostacoli. 

 

“Mentre si è dato molto risalto soprattutto al qubit in sè, una sfida per il settore è stata la capacità di controllare molti qubit contemporaneamente”, spiega Jim Clarke, direttore della divisione Quantum Hardware. “Intel ha capito che i controlli quantistici erano un pezzo essenziale del puzzle da risolvere per poter sviluppare un sistema quantistico commerciale su larga scala. Ecco perché stiamo investendo nella correzione e nei controlli dell'errore quantistico. Con Horse Ridge, Intel ha sviluppato un sistema di controllo scalabile che ci consentirà di accelerare significativamente i test e far diventare realtà il potenziale del computing quantistico”.

 

Stefano Pellerano, principal engineer degli Intel Labs, mostra Horse Ridge

 

Parlando di controllo dei qubit, ci si riferisce anche al problema del surriscaldamento. Per evitarlo, le macchine quantistiche in funzione tipicamente vengono collocate in ambienti refrigerati intorno allo zero assoluto. I ricercatori finora si sono focalizzati sulla costruzione di singoli sistemi quantistici “dimostrativi”, capaci di evidenziare il potenziale di questi computer, e hanno dovuto farlo utilizzando gli strumenti (pur ad alte prestazioni) dell’informatica tradizionale e ricorrendo, poi, ai refrigeratori criogenici per tenere bassa la temperatura dei computer. Di solito sono necessari centinaia o migliaia di cavi per collegare il computer al refrigeratore e controllare un qubit alla volta: un groviglio che impedisce di creare sistemi quantistici di maggiori dimensioni, composti da centinaia o migliaia di qubit, sistemi che potrebbero eseguire calcoli molto più complessi.

 

 

Horse Ridge è, invece, un system-on-chip a controllo criogenico, che elimina la necessità di allacciare centinaia o migliaia di cavi, e dunque potrà facilitare di molto il testing di nuovi sistemi, oltre a migliorare l’efficienza energetica e le performance di calcolo. Il Soc può operare a temperature criogeniche (circa 4 gradi Kelvin, cioè -269 gradi centigradi), vicine allo zero assoluto. Sostituendo il groviglio di cavi con un Soc altamente integrato, Intel mira a “semplificare la progettazione dei sistemi e permette tecniche di elaborazione del segnale sofisticate, per velocizzare i tempi di set up, migliorare le prestazioni dei qubit e consentire al sistema di scalare in modo efficiente su un maggior numero di qubit”.

 

Intel ha sviluppato questo componente in collaborazione con QuTech, un centro di ricerca olandese creato dall’università di Tu Delft e da Tno (Netherlands Organization for Applied Scientific Research). La società di Santa Clara ha messo a disposizione la propria tecnologia costruttiva FinFet a 22 nanometri.