Il primo computer quantistico con oltre 1.000 qubit è di Atom Computing

È Atom Computing la prima ad annunciare di aver superato il traguardo dei 1.000 qubit in un solo sistema quantistico. La startup americana ha comunicato infatti di aver creato un sistema che ospita attualmente 1180 qubit ma in grado di arrivare fino a 1.225.

Atom Computing supera la soglia dei 1.000 qubit

Coglie un po' di sorpresa che sia Atom Computing, startup non molto nota, a tagliare per prima il traguardo di un sistema quantistico a porte logiche da oltre 1.000 qubit. La distinzione "a porte logiche" è necessaria in quanto D-Wave ha già creato un sistema con 5.000 qubit, ma di tipo diverso (è in grado di eseguire solo alcune operazioni e non è, come si dice in gergo, Turing-completo).

Atom Computing arriva prima di IBM, l'azienda che era data per favorita per questo risultato: si prevede che lanci il suo processore Condor da 1.121 qubit il prossimo mese. Siccome non c'è (ancora?) un unico modello che viene adottato da tutti i produttori, i sistemi di IBM e Atom Computing sono, però, estremamente diversi. Se quello di Big Blue è basato sui superconduttori e richiede criostati e temperature prossime allo zero assoluto, quello di Atom Computing si basa sui cosiddetti "atomi di Rydberg".

In tali atomi, gli elettroni sono portati in uno stato di eccitazione tale da essere prossimi alla ionizzazione. In altri termini, ci si ferma subito prima che si stacchino dall'orbita intorno al nucleo. Il risultato è che gli elettroni seguono un'orbita molto meglio definita e più simile a quella del modello di Bohr (ovvero, è come se fossero dei pianeti intorno a una stella), per cui sono più facili da controllare.

Il vantaggio di questo approccio, nel caso di Atom Computing, è che il tempo di coerenza, ovvero in cui gli atomi mantengono le proprietà e le informazioni quantistiche, è molto elevato ed è pari a 40 secondi; c'è un elevato livello di fedeltà, e dunque il tasso di errori è basso; è possibile misurare lo stato quantistico a metà dei circuiti (ovvero delle procedure di calcolo) così da poter correggere eventuali errori; la scalabilità è potenzialmente superiore rispetto all'approccio a superconduttori.

Il problema di tutti i computer quantistici attuali rimane proprio quello degli ultimi due punti: la quantità di errori e la scalabilità. Aumentare il numero di qubit è fondamentale per poter usare più qubit fisici per creare i qubit logici così da avere un sistema in grado di correggere da sé gli errori, ma proprio questo aumento porta a una maggiore complessità e potenzialmente a un maggior numero di errori. Ci sono alcuni approcci che sembrano maggiormente promettenti, però, e quello ad atomi di Rydberg appartiene a tale gruppo proprio per via della sua maggiore scalabilità intrinseca. Gli atomi vengono infatti disposti in reticoli bidimensionali all'interno di camere sottovuoto e controllati attraverso dei laser, che li raffreddano al contempo.

Rob Hays, CEO di Atom Computing, ha affermato che "questo salto di un ordine di grandezza, da 100 a più di 1.000 qubit in una generazione, mostra che i nostri sistemi a reticoli atomici stanno guadagnando rapidamente terreno su tipologie più mature di qubit. Espandersi verso grandi numeri di qubit è d'importanza critica per calcoli quantistici in grado di tollerare gli errori, che è ciò su cui ci siamo concentrati sin dall'inizio. Stiamo lavorando a stretto contatto con i partner per esplorare le applicazioni sul breve termine che possono trarre vantaggio da questi sistemi su scala più ampia."

Il lancio dei primi sistemi è previsto per il prossimo anno.