IBM annuncia enormi progressi nell'informatica quantistica

IBM ha annunciato oggi il suo nuovo processore "Eagle" a 127 bit quantici (qubit) al Vertice IBM Quantum 2021, il suo evento annuale per mostrare le pietre miliari nell'hardware quantistico, nel software e nella crescita dell'ecosistema quantistico. Il processore "Eagle" rappresenta una svolta nell'attingere all'enorme potenziale di elaborazione dei dispositivi basati sulla fisica quantistica. Preannuncia il punto nello sviluppo dell'hardware in cui i circuiti quantistici non possono essere simulati in modo affidabile esattamente su un computer classico. IBM ha anche presentato in anteprima i piani per IBM Quantum System Two, la prossima generazione di sistemi quantistici.

L'informatica quantistica attinge alla natura quantistica fondamentale della materia a livelli subatomici per offrire la possibilità di una potenza di calcolo notevolmente maggiore. L'unità computazionale fondamentale dell'informatica quantistica è il circuito quantistico, una disposizione di qubit in porte e misurazioni quantistiche. Più qubit possiede un processore quantistico, più complessi e preziosi sono i circuiti quantistici che può eseguire.

IBM ha recentemente presentato roadmap dettagliate per il calcolo quantistico, incluso un percorso per ridimensionamento dell'hardware quantistico per consentire ai circuiti quantistici complessi di raggiungere Quantum Advantage, il punto in cui i sistemi quantistici possono superare significativamente i loro contrappunti classici. Eagle è l'ultimo passo lungo questo percorso di scalabilità.

IBM misura i progressi nell'hardware di calcolo quantistico attraverso tre attributi prestazionali: scalabilità, qualità e velocità. La scala viene misurata nel numero di qubit su un processore quantistico e determina quanto grande può essere eseguito un circuito quantistico. La qualità è misurata da Quantum Volume e descrive la precisione con cui i circuiti quantistici funzionano su un dispositivo quantistico reale. La velocità è misurata da CLOPPI (Operazioni sul livello del circuito Al secondo), una metrica introdotta da IBM in novembre 2021e cattura la fattibilità di eseguire calcoli reali composti da un gran numero di circuiti quantistici.

Processore Eagle da 127 qubit

'Eagle' è il primo processore quantistico di IBM sviluppato e distribuito per contenere più di 100 qubit operativi e connessi. Segue il processore "Hummingbird" da 65 qubit di IBM presentato nel 2020 e il processore "Falcon" da 27 qubit presentato nel 2019. Per raggiungere questa svolta, i ricercatori IBM si sono basati su innovazioni introdotte all'interno dei suoi processori quantistici esistenti, come un design di disposizione dei qubit per ridurre gli errori e un'architettura per ridurre il numero di componenti necessari. Le nuove tecniche sfruttate all'interno di Eagle posizionano il cablaggio di controllo su più livelli fisici all'interno del processore mantenendo i qubit su un singolo livello, il che consente un aumento significativo dei qubit.

L'aumento del numero di qubit consentirà agli utenti di esplorare i problemi a un nuovo livello di complessità durante gli esperimenti e l'esecuzione di applicazioni, come l'ottimizzazione dell'apprendimento automatico o la modellazione di nuove molecole e materiali da utilizzare in aree che vanno dall'industria energetica al processo di scoperta di farmaci. 'Eagle' è il primo processore quantistico IBM la cui scala rende impossibile simulare in modo affidabile un computer classico. In effetti, il numero di bit classici necessari per rappresentare uno stato sul processore a 127 qubit supera il numero totale di atomi negli oltre 7.5 miliardi di persone in vita oggi.

"L'arrivo del processore 'Eagle' è un passo importante verso il giorno in cui i computer quantistici possono superare i computer classici per applicazioni utili", ha affermato il dott. Darío Gil, vicepresidente senior, IBM e direttore della ricerca. “L'informatica quantistica ha il potere di trasformare quasi tutti i settori e aiutarci ad affrontare i maggiori problemi del nostro tempo. Questo è il motivo per cui IBM continua a innovare rapidamente la progettazione hardware e software quantistica, costruendo modi per consentire ai carichi di lavoro quantistici e classici di potenziarsi a vicenda e creare un ecosistema globale indispensabile per la crescita di un'industria quantistica".

Il primo processore "Eagle" è disponibile come dispositivo esplorativo su IBM Cloud per selezionare i membri del Rete quantistica IBM.

Per una descrizione più tecnica del processore "Eagle", leggi questo blog.

IBM Quantum System Due

Nel 2019, IBM ha presentato IBM Quantum System One, il primo sistema di calcolo quantistico integrato al mondo. Da allora, IBM ha implementato questi sistemi come base dei suoi servizi IBM Quantum basati su cloud in Stati Uniti, così come in Germania per Società Fraunhofer, della Germania principale istituto di ricerca scientifica, in Giappone per l' Università di Tokyo, e un prossimo sistema negli Stati Uniti at Cleveland Clinic. Inoltre, abbiamo annunciato oggi una nuova partnership con Università Yonsei in Seoul, Corea del Sud, per distribuire il primo sistema quantistico IBM nel paese. Per maggiori dettagli, fare clic su qui.

Poiché IBM continua a ridimensionare i suoi processori, si prevede che maturino oltre l'infrastruttura di IBM Quantum System One. Pertanto, siamo entusiasti di svelare un concetto per il futuro dei sistemi di calcolo quantistico: IBM Quantum System Two. IBM Quantum System Two è progettato per funzionare con i futuri processori IBM da 433 qubit e 1,121 qubit.

"IBM Quantum System Two offre uno sguardo al futuro data center di calcolo quantistico, in cui la modularità e la flessibilità dell'infrastruttura di sistema saranno la chiave per una scalabilità continua", ha affermato il dott. Jay Gambetta, IBM Fellow e VP di Quantum Computing. "System Two attinge alla lunga eredità di IBM nell'informatica sia quantistica che classica, introducendo nuove innovazioni a ogni livello dello stack tecnologico".

Centrale per IBM Quantum System Two è il concetto di modularità. Man mano che IBM progredisce lungo la sua roadmap hardware e costruisce processori con un numero maggiore di qubit, è fondamentale che l'hardware di controllo disponga della flessibilità e delle risorse necessarie per la scalabilità. Queste risorse includono l'elettronica di controllo, che consente agli utenti di manipolare i qubit, e il raffreddamento criogenico, che mantiene i qubit a una temperatura sufficientemente bassa da consentire la manifestazione delle loro proprietà quantistiche.

Il design di IBM Quantum System Two incorporerà una nuova generazione di elettronica di controllo qubit scalabile insieme a componenti e cablaggi criogenici a densità più elevata. Inoltre, IBM Quantum System Two introduce una nuova piattaforma criogenica, progettata in collaborazione con Bluefors, caratterizzata da un design strutturale innovativo e innovativo per massimizzare lo spazio per l'hardware di supporto richiesto dai processori più grandi, garantendo allo stesso tempo che gli ingegneri possano accedere facilmente e riparare l'hardware.

Inoltre, il nuovo design offre la possibilità di fornire uno spazio di lavoro criogenico condiviso più ampio, portando infine al potenziale collegamento di più processori quantistici. Il prototipo IBM Quantum System Two dovrebbe essere operativo nel 2023.

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