IBM spiega il futuro del Quantum Computing con IBM Q

In una sessione speciale tenutasi durante il IBM pensa 2019, l'azienda ha invitato i giornalisti a parlare dell'interessantissimo mondo di fisica quantistica e come sta diventando sempre più palpabile, attraverso macchine come il IBM Q UNO, il primo sistema di calcolo quantistico integrato.

Chi ha condotto la conversazione è stato Bob Sutore, VP of Strategy and Ecosystem presso IBM Q, nonché ricercatore presso IBM, che ha parlato della leadership dell'azienda nel settore e delle tendenze del quantum computing per i prossimi anni.

IBM Q One (o System ONE)

Con l' IBM Q System One, l'azienda inaugura il primo sistema di calcolo quantistico integrato per due scopi simultanei: commerciale e scientifico. Secondo l'azienda, il computer quantistico è il primo sul mercato ad essere effettivamente immesso sul mercato, almeno in teoria.

O IBM Q Uno contiene un sistema di quarta generazione di 20 qubit – o chiamato bit quantico, può raggiungere valori superiori al comune bit-, funzionando in un design modulare e compatto finalizzato alla stabilità, all'affidabilità e soprattutto all'uso commerciale.

Fondamentalmente, il IBM è riuscito a integrare un computer quantistico in un pezzo compatto che può funzionare al di fuori dei laboratori dell'azienda. IL IBM Q Uno può essere inteso come una serie di componenti personalizzati che lavorano insieme per fungere da programma di cloud computing quantistico più avanzato disponibile al mondo. Include:

• hardware quantistico progettato per essere stabile e calibrato automaticamente per fornire qubit alta qualità ripetutamente;
• Poiché ha tale elaborazione, il suo sistema di raffreddamento deve essere sviluppato per resistere alle alte temperature. quindi, il Q Uno è stato prodotto attraverso a ingegneria criogenica che fornisce un ambiente gelido (molto vicino allo zero assoluto sulla scala Kelvin - circa -273,15 gradi Celsius);
• firmware quantistico preservare l'integrità del sistema e fornire aggiornamenti senza interrompere gli utenti durante i tempi di inattività;
• fornire un misto dall'informatica tradizionale e quantistica all'accesso al cloud e all'esecuzione ibrida di algoritmi quantistici. 

Vale la pena ricordare che, essendo facilmente trasportabile, il cervello del IBMQ Un deve lavorare a pieno regime per fornire al cliente tutto il suo potenziale. Per quello c'è Q Centro di calcolo quantistico, installato nelle dipendenze di IBMe ogni volta che il cliente ne ha bisogno, può accedervi tramite il cloud.

Il design attira più attenzione

Tutta questa tecnologia può sembrare promettente - in effetti lo è - ma il design del IBM Q Uno è ciò che colpisce di più. Sviluppato da IBM in collaborazione con Ufficio progetti mappa (una società che ha lavorato con aziende come Honda) E Universal Design Studio, il computer quantistico è racchiuso in un enorme cubo di borosilicato, un vetro temperato con resistenza alle temperature estreme. Tutta la cura per il IBM Q Uno per non esplodere per essere così caldo è stato preso in fase di sviluppo, incluso il Goppion, l'azienda che tutela Monalisa, ad esempio, ha partecipato al progetto, fornendo i suoi vetri di alta qualità.

"IBM sta compiendo un passo importante nella commercializzazione del computer quantistico", ha affermato Arvind Krishna, Senior Vice President, Hybrid Cloud e Direttore della ricerca, IBM. 

Rete IBM Q

Oggi il IBM lavora costantemente per evolvere i suoi servizi e le sue tecnologie, ma da sola non può raggiungere risultati così buoni in breve tempo. Pertanto, l'azienda fornisce attualmente il Rete IBM Q, una community di circa 500 aziende, istituzioni accademiche, startup e laboratori di ricerca per sviluppare innovazioni in materia di Calcolo quantistico.

Ma cos'è comunque la fisica quantistica?

Se sei arrivato fin qui e ancora non capisci come IBM Q Uno funziona, spieghiamo brevemente cos'è la fisica quantistica - non c'è bisogno di affrettarsi al Google.

A fisica quantistica (o meccanica quantistica, come viene anche chiamata) è una branca della fisica che studia tutti i fenomeni che si verificano con particelle atomiche e subatomiche, cioè consente una descrizione del comportamento e dell'interazione della materia su scala uguale o inferiore a quella di un atomo, come ad esempio protone, elettrone, fotone e altri tipi di materiali a temperature molto basse.

Qui vediamo la differenza principale dal fisica classica: poiché funziona a livello subatomico, le leggi della fisica come la legge di azione e reazione, la legge di inerzia e la legge di gravità non vengono applicate alle microparticelle, consentendo alla fisica quantistica di cercare spiegazioni mai esplorate prima. Questo rende questo ramo noto come “non intuitivo”, poiché ciò che agli occhi della fisica classica può non sembrare vero, dal punto di vista della fisica quantistica sembra esserlo.

Ma da dove deriva il termine? "quantistico"? Il termine "quanto" deriva dalla parola "quantità", che viene attribuita a determinate grandezze fisiche, come l'energia di un elettrone contenuto in un atomo a riposo. Il nome meccanica quantistica prende il nome dal termine “quantizzazione”, noto in fisica. Quantizzazione, a sua volta, consiste nel passaggio istantaneo di elettroni che contengono un livello energetico minimo a uno superiore, se riscaldati.

Grazie ai progressi nello studio nel tempo, molti altri studi hanno preso la meccanica quantistica come base teorica e sperimentale, come la fisica atomica, la fisica nucleare, la chimica quantistica, tra molti altri.

Ciao Quanti

A IBM rende disponibile su piattaforme mobili un gioco chiamato Ciao Quanti. Il gioco mira ad aiutare, in modo divertente, i giocatori a capire come funziona la meccanica quantistica e i suoi studi, come il entanglement quantistico – fenomeno in cui le molecole possono interagire tra loro anche se sono separate da un universo. Scarica ora su Android ou IOS.

IBM in modalità quantistica

Dal 2016, il IBM dichiara di essere entrata in “quantum mode”, quando era già in grado di offrire supporto e soluzioni nel quantum computing per aziende e università.

"Se ti stai chiedendo quante persone usano attualmente i computer quantistici, il numero è già superiore a 1000!", afferma sutore. Continua sottolineando che, oltre ai ricercatori del IBM e aziende partner, sono stati creati più di 140 articoli scientifici attraverso l'ecosistema di calcolo quantistico.

E ci sono quelli che beneficiano di tale ricerca. Grazie alla possibilità di effettuare più rapidamente simulazioni ed esperimenti complessi via software, le aziende non devono affrontare l'intero processo di produzione di un computer convenzionale. Cioè, è meno tempo di ricerca e più possibilità di successo. Settori come quello farmaceutico (nella preparazione di farmaci per le malattie, ad esempio), automobilistico, dei carburanti ed elettrico, si sono già evoluti molto grazie al calcolo quantistico.

Bob Sutore prosegue spiegando che, in passato, non c'era alternativa al ricorso a un computer quantistico durante l'esecuzione di un esperimento perché questi test richiedevano molto un computer convenzionale.

Un esempio che ha fornito è stato quello, per un computer convenzionale, di simulare una semplice molecola di caffeina, trattandola in forma binaria bit e bytes - richiederebbe un disco con una capacità di archiviazione di 10³⁸ megabyte, che equivalgono a 10 seguiti da 30 zeri. A scopo di confronto, questa capacità rappresenta il 10% del numero di molecole che compongono il pianeta Terra.

Dalla parte del computer quantistico, quando questi sistemi binari vengono trasformati in qubit, questa stessa quantità si riduce a 160 qubit. Nell'eventualità, Bob Sutore ha mostrato come fosse un'unità di elaborazione quantistica in grado di gestire 4 Qubit e stare nel palmo della mano.

Il futuro è nel Cloud

Alla domanda su come questa grande tecnologia verrebbe portata nella vita di tutti i giorni, Bob Sutore era sottile. "Il futuro è nell'uso ibrido." Continua spiegando che il mondo non vedrà presto smartphone quantistici, ma molte delle loro funzionalità potrebbero essere accelerate dai computer quantistici nel cloud.

A IBM ha l'obiettivo di portare il cloud storage in una nuova era. Abbiamo visto di recente con i miglioramenti del IBM Cloud Privato, presentato durante il IBM pensa 2019, ad esempio, che l'azienda non scherza quando si tratta dell'argomento. Come Rete IBM Q, questo tipo di condivisione delle informazioni più sicura e open source consentirà un enorme progresso per i prossimi anni per quanto riguarda il calcolo quantistico. L'azienda americana sta addirittura sviluppando un'altra comunità open source per semplificare l'accesso per aziende e scuole.

IBM non è l'unica a scommettere sul calcolo quantistico

Il campo d'azione della fisica quantistica cresce ogni giorno, e anche se il IBM è stato il pioniere nell'inaugurare il primo sistema di calcolo quantistico per uso commerciale, altre società sono molto indietro con piani di implementazione per i prossimi anni.

Google ha recentemente annunciato di essere "cautamente paziente" con i suoi 47 processore quantico qubit. Già il Intel, che ha annunciato la sua unità di 49 elaborazione quantistica qubit na CES 2018, ha affermato che la sua unità è stata il primo passo verso un computer quantistico completo. IL Microsoft arriva subito dopo aver stabilito una scadenza di 5 anni per fornire un sistema di calcolo quantistico integrato con il cloud di Azure.

Come possiamo vedere, il IBM, tra le altre società, fornisce il sistema quantistico meno capace in qubit rispetto ad altre società. Ma è interessante l'inizio dell'azienda riuscire a racchiudere così tante lavorazioni in un'unità che può uscire dai laboratori della IBM – le altre società non hanno raggiunto questa impresa.