Ibm, come sarà il computing quantistico fra dieci anni

Ibm vuole costruire un computer quantistico da 100.000 qubit: un’impresa non solo tecnologica e tecnica, ma che ha risvolti economici e politici importanti. Non a caso, l’annuncio è stato dato nell’ambito del recente summit del G7 a Hiroshima. Le grandi macchine del quantum computing (basate non sui bit ma sui qubit e su principi fisici mutuati dalla meccanica quantistica), come noto, spingono in avanti le frontiere del calcolo riuscendo a gestire problemi molto più complessi.

L’annuncio è ambizioso perché la soglia di 100.000 qubit è mastodontica rispetto all’attuale computer quantistico record (realizzato dalla stessa Ibm), che di qubit ne contiene 433. E infatti ci vorranno presumibilmente dieci anni prima di arrivare all’obiettivo. L’azienda, inoltre, non potrà fare tutto da sola ma collaborerà con laboratori di ricerca e atenei d’eccellenza nel campo del calcolo quantistico, tra cui la University of Chicago e il Chicago Quantum Exchange (in cui collaborano quattro università, 40 partner industriali e ricercatori accademici di altri atenei) e l’Università di Tokyo.

Molti i problemi da affrontare, come la riduzione del rischio di calcoli errati e la gestione del “rumore” (cioè dei segnali imprevisti) all’interno del processori quantistici. Ibm punta a realizzare un sistema scalabile, capace di realizzare un numero crescente di processori quantistici attraverso interconnessioni quantistiche. Inoltre vuole sviluppare la tecnologia necessaria per mitigare gli errori e sfruttare appieno i processori quantistici “rumorosi” ma potenti.

Le prime tappe del decennale progetto sono già definite: entro la fine di quest’anno dovranno debuttare il nuovo processore "Ibm Heron" a 133 qubit (definito come una “riprogettazione completa” delle precedenti generazioni di processori quantistici di Ibm, con prestazioni più elevate e compatibile con future tecnologie) e il computer Quantum System Two. Il successore del Quantum System One sarà modulare e flessibile, dunque potrà rendere scalabili i suoi componenti sottostanti, come l'elettronica di controllo classica e l'infrastruttura di cablaggio criogenico ad alta densità. Si punta a renderlo operativo entro la fine del 2023.

Ibm Quantum System One (Foto: Ibm)

Un terzo obiettivo è l'introduzione di un middelware che permetterà di eseguire programmi sia su processori classici sia su processori quantistici, con strumenti. Tale middleware includerà strumenti per la scomposizione, l'esecuzione parallela e la ricostruzione dei workload per consentire soluzioni efficienti su larga scala.

A detta di Ibm, il futuro sistema a 100.000 qubit potrebbe consentire di affrontare alcuni dei più urgenti problemi globali, come nessuno tra i più evoluti supercomputer di oggi potrebbe fare: ad esempio, potrebbe far compiere nuove scoperte scientifiche nel campo della chimica, nella lotta al cambiamento climatico (simulando diversi metodi di cattura dei gas serra), nelle energie rinnovabili, nell’agricoltura (scoprendo nuovi fertilizzanti più efficaci ed efficienti dal punto di vista energetico).

Benefici e rischi del computing quantistico
Dalla riduzione del surriscaldamento globale alla lotta alla fame nel mondo, fino a scoperte potenzialmente preziose in campo scientifico e medico, il quantum computing potrebbe davvero essere una benedizione per l’umanità. Allo stesso tempo, intorno a queste tecnologie ruotano preoccupazioni giustificate.

Un sistema sufficientemente potente saprebbe, per esempio, decodificare i sistemi di crittografia usati per proteggere database o reti Internet, e potrebbe anche “spezzare” le catene di Blockchain. Inoltre un quantum computer potrebbe diventare una pericolosa arma nelle mani di hacker “sponsorizzati” dai governi, che agiscono per scopi di intimidazione, cyberspionaggio e boicottaggio di infrastrutture critiche. Non da ultimo, le competenze richieste per creare i sistemi quantistici e i costi necessari per mantenerli potrebbero introdurre un nuovo digital divide, a discapito delle economie meno sviluppate.