Arriva Il Primo Computer Quantistico Commerciale: IBM Q System One

Non poteva che essere IBM a presentare il primo computer quantistico a fini commerciali: IBM Q System One. Infatti sino ad ora i computer quantistici erano appannaggio solo dei laboratori di ricerca.
IBM già 3 anni fa, per dei test, aveva sviluppato sistemi a 5 e 16 qubit (D-Wave).
Il cuore pulsante di IBM Q System One è un sistema a 20 qubit, un connubio tra un processore quantistico e componenti creati appositamente per questo device.
Il computer è inserito in una teca cubica in vetro munita di un sistema di raffreddamento che mantiene la temperatura a -460° Fahrenheit (-273°C, cioè allo zero assoluto, la Temperatura più bassa che è possibile raggiungere. Per rendere l'idea, al di fuori dei laboratori, il luogo più freddo dell'universo è la nebulosa Boomerang dove si raggiunge una temperatura di −272 °C, addirittura 2°C in meno rispetto alla radiazione cosmica di fondo derivata dal Big Bang. Questa nebulosa si trova a 5.000 anni luce dalla Terra nella costellazione del Centauro).
Tornando al computer quantistico, la struttura in vetro, è stata realizzata dalla milanese Goppion.
Essa è fondamentale anche per l'isolamento dei componenti che consentono al Q System One di lavorare in modo efficiente. Un case necessario per ostacolare interferenze esterne come vibrazioni e, appunto, variazioni di temperatura.
Inoltre, IBM ha annunciato alla fiera tech la creazione del primo data center per l'elaborazione di calcoli quantistici (si tratta sostanzialmente di un sistema cloud che sfrutta questo tipo di calcoli).
IBM Q Quantum Computation Center avrà la propria sede a Poughkeepsie, nello stato di New York.
Nel mentre Google da anni sta lavorando per migliorarne la stabilità e correggere gli errori.
Alcuni calcoli richiedono anni per il completamento degli stessi, uno quantistico potrebbe fare lo stesso calcolo in pochi secondi.
La chiave per i computer quantistici risiede nei qubit. I normali computer che usiamo ogni giorno usano "bit" che memorizzano le informazioni in lunghe combinazioni di 1 e/o 0. Un qubit, d'altra parte, sfrutta un fenomeno davvero strano della Fisica Quantistica dove le particelle possono esistere in più posti contemporaneamente. Ciò significa che i qubit esistono tecnicamente sia come 1 sia come 0, quindi possono memorizzare in modo esponenziale più informazioni rispetto ai bit regolari (è un po' come se una TV potesse essere accesa e spenta contemporaneamente. Questo fa parte anche del famoso paradosso del "gatto di Schrodinger").
Ad esempio, un computer con due bit può codificare informazioni in una sola delle quattro combinazioni possibili: 00, 01, 10 o 11. Un qubit può contenere tutte e quattro queste combinazioni contemporaneamente.


INSTABILITA' DEI QUBIT
Il problema è che i qubit sono incredibilmente instabili e presentano molti errori. Le informazioni che conservano esistono solo per una frazione di secondo prima che si perdano. Anche per esistere per quella frazione di secondo, i qubit come detto richiedono temperature vicine allo zero assoluto e un ambiente senza disturbi o rumori.
E affinché i computer quantistici funzionino sempre, gli scienziati devono collegare molti qubit insieme in array in cui i qubit sono fisicamente separati l'uno dall'altro, ma tutti connessi. Quindi qualsiasi cosa tu faccia nei confronti di un qubit, essa influenzerà immediatamente anche gli altri. In questo modo i qubit possono comunicare tra loro e correggere rapidamente gli errori.
L'obiettivo è quindi capire come stabilizzare i qubit e programmarli per trovare e correggere eventuali errori.

I ricercatori di UCSB e Google hanno capito come stabilizzare ciò, mediante l'utilizzo di un array, per quanto essa non possa impedire che si verifichino degli errori potrebbe però impedire che gli errori Tuttavia gli errori che l'array 9-qubit può proteggere riguardano solo il tipo di errori che compaiono nei computer normali. Proteggere dagli errori che compaiono nei computer quantistici richiederà una programmazione più complicata.
Un'altra importante intuizione ha rivelato che un gruppo di qubit diventa più stabile quanti più qubit si connettono. Ciò significa che enormi matrici di decine di migliaia di qubit potrebbero effettivamente produrre un computer quantistico per le masse.
Seguendo questo proposito sono stati sviluppati processori da 20-qubit e poi nel 2017 da 49-qubit.
Maggiori sono i qubit, meno errori il sistema produce. Questi sistemi richiedono non solo un sistema a 49 qubit, ma anche un'accuratezza del 99,7 %.


COMPUTER IBRIDI
Microsoft invece negli anni ha provato a varare computer quantistici "ibridi", cioè uno incorporato in un tradizionale computer basato sul silicio. Questo modello, scrivono i ricercatori, potrebbe anche aiutare a risolvere molti dei problemi ancora irrisolvibili.
Perchè computer ibridi? Perchè quelli quantistici, come detto, funzionano solo a temperature prossime allo zero assoluto (più fredde delle più oscure profondità dello spazio). Inoltre, il più piccolo disturbo può spingere le particelle di qubit e corrompere i loro dati. I dispositivi sono anche molto costosi, poiché il raffreddamento non è economico e la maggior parte dei progetti richiede materiali costosi come il diamante o il cesio.
Il modello ibrido proposto dai ricercatori Microsoft risolverebbe in parte questi ostacoli.
Secondo lo studio del gruppo, la parte normale potrebbe prendere in carico i calcoli di base, permettendo alla parte quantistica di affrontare i problemi davvero difficili.