Studiare la Terra con un computer quantistico: l'ESA-ESRIN a Frascati riceve un Equal1 Bell-1

L'ESA avrà presto un suo computer quantistico per lo studio della Terra e l'interpretazione dei dati che arrivano dai satelliti. ESA-ESRIN, il Centro per l'Osservazione della Terra dell'ESA, vedrà infatti l'installazione di un computer Equal1 Bell-1 che andrà ad affiancare i sistemi HPC per valutare come il calcolo quantistico possa aiutare lo studio del nostro pianeta.

Un computer quantistico per l'ESA

Equal1 è un'azienda irlandese nata come spin-off dello University College Dublin che produce computer quantistici basati sugli spin qubit in silicio. Si tratta di un approccio che consente d'impiegare i metodi produttivi dei classici chip CMOS in silicio, senza dunque la necessità di ricorrere a superconduttori o altri materiali e processi insoliti.

Il vantaggio di questo approccio è anche che i chip di Equal1 non hanno bisogno del raffreddamento estremo di cui necessitano molti altri metodi: è infatti necessario raffreddarli a 0,3 K, che è una temperatura di un paio d'ordini di grandezza più alta rispetto ai chip basati su superconduttori.

Equal1 ha progettato i suoi computer quantistici affinché usino un sistema di raffreddamento integrato e a ciclo chiuso, che non richiede l'impiego di elio liquido con i relativi serbatoi. Il consumo dell'intero sistema è di appena 1,6 kW, paragonabile a quello di un normale server.

Il progetto dell'ESA prevede di usare il Bell-1, che è un computer quantistico a 6 qubit che è stato installato presso il centro ESA-ESRIN a Frascati, per costruire reti neurali ibride per la classificazione delle immagini rispetto a uso del terreno e copertura del verde, nonché per la pianificazione delle missioni dei satelliti.

Si tratterà in una prima fase di un progetto pilota che mira a capire se e quanto questo approccio sia fattibile e dia vantaggi rispetto a uno classico. Spesso i set di dati da analizzare contengono molto rumore e ciò rende difficile la loro classificazione; la speranza è che, nonostante siano di piccole dimensioni e siano limitati in quanto a potenza di calcolo, i computer quantistici odierni possano dare un contributo positivo alla ricerca in questo ambito.

Giuseppe Borghi, a capo della Divisione Φ-lab dell'ESA, ha commentato: "l'osservazione della Terra entrerà in una nuova era in cui la scala e la complessità dei dati saranno una sfida anche per i nostri sistemi classici più avanzati. Il calcolo quantistico promette un nuovo modo di approcciarci ad alcuni di questi problemi, con il potenziale di complementare il calcolo ad alte prestazioni esistente anziché di sostituirlo. Portando il calcolo quantistico in un ambiente di ricerca sull'osservazione della Terra, possiamo testare rigorosamente dove porta valore reale, sviluppare algoritmi ibridi per applicazioni pratiche, e costruire le fondamenta scientifiche per la prossima generazione di raccolta dei dati sul clima, il meteo e, in generale, la Terra."