I computer classici sono multi-core, e lo saranno anche i computer quantistici

I primi anni 2000 videro i progettisti di microprocessori alle prese con un problema significativo nella ricerca di prestazioni migliori: aumentare le frequenze di clock oltre un certo limite diventò impossibile, perché il calore prodotto era eccessivo rispetto alle capacità di dissipazione. L'alternativa rimasta sul tavolo era di mettere insieme più processori, e nacquero così le CPU dual-core. Una nuova ricerca dell'Università della California ha evidenziato come un approccio simile possa funzionare anche nel mondo quantistico e come non sia necessario attendere di avere processori e connessioni tra di essi senza errori per poterne trarre dei benefici.

Il futuro dei computer quantistici è multi-chip

Similmente al mondo classico, anche nel mondo quantistico ci sono restrizioni all'espansione senza limiti dei processori. Inserire sempre più qubit sullo stesso chip non è fattibile, perché subentrano problemi di rumore, di raffreddamento, di comunicazione tra i qubit fisici sul chip. Per questo la direzione sembra già essere quella di connettere più chip tra di loro, anziché avere un solo chip di grandi dimensioni: IBM è già al lavoro in questo senso e anche gli altri produttori sembrano allineati.

Il problema è che tanto i processori quanto le connessioni fra di loro sono ancora molto lontani dall'essere privi di errori, e ciò frena la crescita dei sistemi: se agli errori sul singolo processore si sommano quelli che derivano dalla connessione tra i vari chip, il risultato non può che essere inferiore.

La nuova ricerca dell'Università della California mostra invece come è possibile già ora collegare diversi processori con connessioni imperfette e ottenere comunque un risultato migliore. Un team di ricercatori, guidato dal dottorando Mohamed A. Shalby, ha usato decine di migliaia di simulazioni per effettuare test su sei progetti modulari differenti sviluppati usando i parametri di hardware esistente e sfruttando strumenti di simulazione creati da Google Quantum AI.

La ricerca ha dimostrato come sia possibile usare connessioni che sono anche dieci volte più "rumorose" dei processori, perché è comunque possibile correggere gli errori e mantenere quindi un alto livello di fedeltà. Ciò abbassa sensibilmente i requisiti per costruire dei computer quantistici con applicazioni pratiche, perché mostra come siano già disponibili gli elementi per farlo.

"Ciò significa che non dobbiamo aspettare l'hardware perfetto per avere quantum computer di grandi dimensioni", ha affermato Shalby. "Sappiamo ora che finché ciascun chip opera con un'alta fedeltà, i collegamenti tra chip possono essere sufficienti (e non perfetti) e possiamo comunque costruire un sistema resistente agli errori."