Quantinuum annuncia System Model H2: "il più potente computer quantistico", verso i computer quantistici topologici

Quantinuum ha annunciato System Model H2, la sua nuova generazione di computer quantistici pensata per andare oltre i limiti del precedente Sysetm Model H1. L’azienda afferma che si tratti del “computer quantistico dalle prestazioni più alte mai costruito”, grazie all’uso di trappole ioniche con un design innovativo. Un annuncio inaspettato è quello dell’uso del System Model H2 per realizzare un computer quantistico topologico grazie ai qualunquoni non-abeliani.

Quantinuum System Model H2: nuove trappole ioniche con 32 qubit

La novità principale, quantomeno parlando di hardware, nel System Model H2 di Quantinuum è indubbiamente rappresentata dal nuovo design delle trappole ioniche. Si tratta di trappole a circo, ovvero con due segmenti paralleli uniti da porzioni semicircolari. Questa forma inusuale fa in realtà sì che sia possibile non solo usare più qubit rispetto alle precedenti trappole ioniche lineari, ma anche ottenere un migliore controllo su di essi e una migliore connettività tra loro. Ciò significa che è teoricamente possibile creare uno stato di entanglement tra due qubit qualunque, così come creare uno stato in cui tutti e 32 i qubit sono legati fra loro; un vantaggio aggiuntivo è il fatto che è possibile in questo modo ridurre gli errori di calcolo e rendere più facile l’implementazione di modalità di funzionamento che consentono la correzione degli errori.

Il numero di 32 qubit è, in realtà, destinato ad aumentare: Quantinuum ha progettato System Model H2 perché accolga in futuro fino a 50 qubit. L’azienda ha già annunciato che intende raggiungere questo risultato il prossimo anno. La qualità degli stessi qubit è prevista aumentare nel tempo: ci saranno dunque meno errori e, in definitiva, una maggiore potenza di calcolo. Il miglioramento rispetto a System Model H1 è già evidente se si guarda al volume quantistico: questo valore, sviluppato da IBM per consentire di paragonare computer quantistici costruiti con tecnologie differenti tra loro, è infatti già arrivato a 65.536 per System Model H2, superando di gran lunga il modello precedente che aveva raggiunto un valore di 32.768 (seppur con appena 12 qubit).

Oltre i computer quantistici tradizionali con i qualunquoni non-abeliani

Avevamo già parlato dei qualunquoni non-abeliani quando Microsoft annunciò la scoperta storica dei fermioni di Majorana. Si tratta di particelle la cui funzione d’onda, che è la funzione che le descrive matematicamente, cambia quando vengono scambiate.

Per aiutare nella visualizzazione di questo concetto, si può pensare a due pezzi di corda: le particelle sono i capi, e la lunghezza della corda rappresenta la funzione d’onda. Se si scambiano le posizioni dei due capi, le due corde si intrecciano; scambiando nuovamente i capi non si ritorna alla situazione precedente, ma a un nuovo intreccio. L’informazione, dunque, non viene memorizzata nelle particelle in sé, ma nella loro topologia. Proprio da tale concetto deriva il nome di computer quantistici topologici.

L’annuncio a sorpresa di Quantinuum è che l’azienda lavora da tempo sui computer quantistici topologici, le cui caratteristiche intrinseche farebbero sì che il rumore abbia un impatto molto minore rispetto agli approcci “tradizionali”. L’azienda avrebbe dimostrato di poter creare e manipolare dei qualunquoni non-abeliani sul processore del System Model H2, fatto che apre a sviluppi futuri verso computer quantistici resistenti agli errori.

“Il nostro obiettivo finale è il calcolo quantistico resistente agli errori. La nostra leadership mondiale nei computer quantistici continua a essere mostrata e dimostrata da avanzamenti reali e la creazione e manipolazione dei qualunquoni non-abeliani per creare qubit topologici è un altro esempio che quando si danno strumenti incredibili a persone brillanti, queste troveranno qualcosa di fantastico da farci”, ha affermato Ilyas Khan, fondatore e chief product officer di Quantinuum. “Questo potrebbe benissimo essere un “momento transistor” per il settore dei computer quantistici, e il fatto che ne abbiamo usato uno come base per costruire qubit topologici, che sono un passo avanti significativo verso i computer quantistici resistenti agli errori, è un’ulteriore testimonianza che il modo migliore per esplorare e creare sistemi quantistici è con altri sistemi quantistici. Ciò è esattamente quanto Feynman aveva anticipato nella sua famosa osservazione che è così spesso citata come la fondazione del calcolo quantistico [“la Natura non è classica, maledizione, e se vuoi fare una simulazione della Natura, sarà meglio usare la meccanica quantistica”, NdR].”