Il computer quantistico compie un nuovo passo verso una dimensione più scalabile. Ibm ha infatti completato con successo il collegamento e il raffreddamento di due moduli criogenici all'interno di un unico ambiente operativo. La nuova architettura punta a superare uno dei principali limiti dell'attuale quantum computing: collegare un numero crescente di processori mantenendo le condizioni estreme necessarie al loro funzionamento.
I nuovi sistemi sono progettati per evolvere verso un'infrastruttura modulare e ultra-fredda capace di collegare centinaia di chip quantistici. Un risultato che si inserisce nella roadmap dell'azienda verso Ibm Quantum Starling, il sistema previsto entro il 2029 e destinato, secondo i piani, a rappresentare il primo computer quantistico fault-tolerant.
Computer quantistico, una nuova architettura modulare
I primi due moduli operativi superano, insieme, i 2,4 metri sia in altezza sia in larghezza. I test hanno dimostrato la capacità del sistema di raffreddarsi congiuntamente fino a 4 Kelvin in meno di cinque giorni. Successivamente, l'architettura raggiunge una temperatura inferiore a 15 millikelvin, oltre 180 volte più fredda dello spazio profondo.
Un elemento centrale è rappresentato dalla maggiore capacità disponibile per il cablaggio. Ogni modulo dispone infatti di una camera a vuoto che offre fino a dodici volte più spazio rispetto ai sistemi quantistici Ibm oggi maggiormente diffusi.
Questo spazio aggiuntivo dovrebbe consentire di aumentare in modo significativo le connessioni tra i chip, sia all'interno di un singolo modulo sia tra moduli differenti. Il design a struttura modulare permette inoltre di collegare le diverse unità in sequenza ravvicinata.
Più chip collegati grazie agli L-coupler
Il collegamento diretto tra processori quantistici sarà reso possibile dalla tecnologia proprietaria Ibm L-coupler. Questi sistemi permettono a chip distinti di condividere informazioni e comunicare tra loro, operando così come componenti di un unico sistema quantistico più grande.
Secondo la roadmap dell'azienda, entro il 2027 gli L-coupler dovrebbero essere utilizzati per collegare più processori e realizzare un sistema con almeno 1.000 qubit programmabili.
Entro la fine dell'anno, Ibm prevede inoltre di installare nei nuovi moduli criogenici i processori Quantum Nighthawk, con l'obiettivo di ampliare le attività di test e validazione delle prestazioni. In prospettiva, ogni modulo criogenico potrebbe ospitare migliaia di qubit.
Dalla ricerca alle future applicazioni industriali
Il risultato è interessante anche per il mondo dell'automazione industriale. La disponibilità di computer quantistici fault-tolerant e scalabili potrebbe infatti rappresentare, in futuro, un passo importante verso l'utilizzo di queste tecnologie per affrontare problemi caratterizzati da un'elevata complessità computazionale.
Per arrivare alle applicazioni industriali, tuttavia, è necessario superare numerosi ostacoli tecnologici. Tra questi rientrano la correzione degli errori, lo sviluppo dei processori, i sistemi di decodifica e l'ingegneria dell'intera infrastruttura.
«Portare il quantum computing fault-tolerant nelle applicazioni industriali richiede una serie di avanzamenti fondamentali», ha dichiarato Jay Gambetta, Director of Ibm Research e Ibm Fellow. «Il successo nel collegamento e nell'operatività di questi moduli criogenici rappresenta un importante passo avanti in questa direzione».
La nuova architettura integra inoltre tre componenti essenziali dell'Ibm Quantum System Two in una configurazione che consente di testare, migliorare e aggiornare rapidamente i diversi elementi in modo indipendente. Un approccio che punta ad accelerare l'innovazione e che conferma l'importanza dell'ingegneria dei sistemi nel percorso verso computer quantistici sempre più potenti e affidabili.
