IBM svela Starling, il primo computer quantistico con correzione degli errori: sarà pronto nel 2029

IBM ha annunciato passi in avanti significativi nel percorso verso lo sviluppo di computer quantistici di grandi dimensioni e in grado di resistere agli errori. L'azienda ha svelato piani concreti per la costruzione di Starling, il suo primo computer quantistico in grado di effettuare calcoli complessi senza errori, assieme a due nuovi articoli scientifici in cui parla di nuovi codici per la correzione degli errori.

IBM annuncia i piani per Starling, il suo primo computer quantistico di grandi dimensioni

Starling (ovvero "storno") sarà il primo computer quantistico di grandi dimensioni prodotto da IBM e sarà ospitato in un nuovo data center apposito a Poughkeepsie, nello Stato di New York. Il nuovo calcolatore sarà inaugurato nel 2029 e sarà in grado di effettuare 20.000 volte più operazioni dei dispositivi quantistici oggi disponibili, ovvero 100 milioni di operazioni.

Ciò avverrà perché Starling sarà dotato di 200 qubit logici, che gli consentiranno di resistere alla naturale tendenza dei qubit a perdere lo stato quantistico che si può sfruttare per effettuare i calcoli e, quindi, a produrre errori.

Starling sarà poi la base su cui, nel 2033, IBM costruirà Blue Jay (la ghiandaia azzurra, presente in America del Nord), che sarà dotato di 2.000 qubit logici e sarà in grado di effettuare un miliardo di operazioni.

Si tratta della prima volta che un'azienda propone un piano d'azione concreto per arrivare all'obiettivo di un computer quantistico di grandi dimensioni e in grado di resistere agli errori. Secondo Jay Gambetta, Vice Presidente di IBM Quantum, "si tratta ora di un problema ingegneristico e non più scientifico", a sottolineare come si tratti di un problema legato al come raggiungere l'obiettivo piuttosto che alla possibilità di raggiungerlo.

Nuovi codici per la correzione degli errori

La novità forse più significativa degli annunci di IBM è però quella dei codici qLDPC, che sono considerati fra i più promettenti per creare qubit logici. I ricercatori che lavorano sui computer quantistici stanno infatti sviluppando metodi per far lavorare insieme più qubit fisici, così da creare dei cosiddetti "qubit logici" che non sarebbero soggetti a errori: dal momento che sono composti da più qubit fisici, qualora uno di questi avesse un errore sarebbe possibile rilevarlo e correggerlo così da mantenere lo stato desiderato e far proseguire il calcolo.

Trovare il metodo giusto per far lavorare insieme più qubit è, però, problematico, tanto che fino a poco tempo fa si parlava di usare migliaia di qubit fisici per ottenerne uno solo logico. IBM annunciò lo scorso anno dei codici chiamati "qLDPC", da "quantum low-density parity check" (controllo di parità quantistico a bassa densità). I nuovi codici qLDPC pubblicati da IBM in uno studio riescono invece a ridurre a 24 qubit fisici il numero necessario per ottenerne uno logico, circa il 90% in meno rispetto ai precedenti (Gambetta parla di 288 qubit fisici per ottenerne 12 logici).

Oltre a ciò, IBM ha pubblicato un secondo studio in cui vengono descritti dei metodi per decodificare in maniera efficiente le informazioni a partire dai qubit fisici: in questo modo è possibile rilevare più velocemente quando è presente un errore, così da poterlo anche correggere più velocemente, tanto che l'azienda parla di correzione in tempo reale. Il controllo della rilevazione e della correzione avviene tramite computer classici che s'interfacciano con quelli quantistici.

La prima applicazione pratica dei nuovi codici qLDPC è che IBM ha confermato il lancio durante il 2025 di Loon (strolaga), che è progettato apposta per effettuare il test di varie componenti architetturali pensate per implementare i codici qLDPC. Loon includerà anche degli "accoppiatori di tipo c" ("c-couplers" in inglese) che consentiranno di connettere i qubit su distanze più lunghe all'interno dello stesso chip.

Il sogno di un computer quantistico in grado di effettuare calcoli al di là della portata dei computer classici sembra, dunque, più reale che mai. L'aspetto più interessante è che Starling è previsto per il 2029, ovvero fra soli 4 anni: si tratta di un lasso di tempo molto breve in senso assoluto, e ben più corto rispetto alle aspettative, il che sottolinea ancora una volta quanto il mondo dei computer quantistici stia correndo velocemente nel suo sviluppo.