Atom Computing ha creato il primo computer quantistico che supera i 1000 qubit, che potrebbe migliorare la precisione delle macchine.
Il primo computer quantistico al mondo a superare i 1000 qubit ha più del doppio di quello del precedente detentore del record, la macchina Osprey di IBM, che ha 433 qubit. Anche se avere più qubit non significa necessariamente una migliore performance, un grande numero di questi sarà necessario per i futuri computer quantistici liberi da errori che sono utili, a differenza delle macchine di ricerca piene di rumore di oggi.
Atom Computing: 1180 qubit
I più grandi computer quantistici, come quelli di IBM e Google, utilizzano cablaggi superconduttori raffreddati a temperature estremamente basse per i loro bit quantistici, o qubit. La macchina da record della start-up californiana Atom Computing, che ha 1180 qubit, utilizza atomi neutri intrappolati da laser in una griglia bidimensionale.
Un vantaggio di questo design è che è facile scalare il sistema e aggiungere molti più qubit nella griglia, dice Rob Hays, CEO di Atom Computing. Qualsiasi utile computer quantistico nel futuro che è libero da errori, una caratteristica chiamata tolleranza ai guasti, avrà bisogno di almeno decine di migliaia di qubit dedicati alla correzione degli errori che lavorano insieme ai qubit programmabili, dice.
“Se vogliamo solo scalare decine di qubit, come la maggior parte dei sistemi di ioni intrappolati e superconduttori hanno fatto fino ad ora, ci vorrà molto tempo per arrivare all’era della tolleranza ai guasti”, dice Hays. “Con l’approccio dell’atomo neutro e la velocità di scalabilità che abbiamo, saremo in grado di arrivarci molto più velocemente”. Hays afferma che il team mira a moltiplicare la quantità di qubit nella macchina di circa 10 ogni due anni.
A differenza dei bit di calcolo convenzionali, che possono avere un valore di 1 o 0 e sono in gran parte interscambiabili, i qubit sono più variati, avendo una gamma di diverse proprietà a seconda di come sono fatti.
Qubit di atomi neutri
I qubit di atomi neutri si prestano meglio all’intreccio quantistico, un effetto quantistico in cui i qubit sono collegati in modo che misurare una proprietà di un qubit rivela quella dell’altro. Sono anche più stabili, con i qubit nella macchina di Atom Computing che mantengono il loro stato quantistico dal crollo – una caratteristica chiamata tolleranza ai guasti, che è essenziale per la correzione degli errori – per quasi un minuto. Osprey di IBM, ad esempio, ha tempi di coerenza di circa 70-80 microsecondi.
Questi lunghi tempi di coerenza sono dovuti agli atomi di itterbio che Hays e il suo team utilizzano come qubit. La maggior parte delle macchine ad atomi neutri utilizzano l’elettrone di un atomo come l’elemento quantistico con cui fare il calcolo, ma questo può essere facilmente influenzato dai potenti laser utilizzati per tenerlo in posizione. Con l’itterbio, una proprietà quantistica del nucleo dell’atomo chiamata spin può essere utilizzata, che è molto meno sensibile ai disturbi. “Il nucleo semplicemente non interagisce con l’ambiente esterno come fa l’elettrone”, afferma Ben Bloom di Atom Computing.
Poiché i qubit hanno così tante caratteristiche diverse, può essere difficile confrontare tra macchine diverse, ma Bloom sostiene che la macchina di Atom Computing è paragonabile in termini di capacità di elaborazione a quella di IBM, anche se l’azienda non ha ancora rilasciato cifre su questo.
La macchina di Atom Computing sarà pronta nel 2024
Il team spera di offrire la macchina ai clienti l’anno prossimo per applicazioni di cloud computing, simili a quello che fanno aziende come IBM oggi. “La macchina di Atom Computing attualmente non può eseguire operazioni di calcolo su tutti i qubit allo stesso tempo, che sarà necessario per macchine completamente corrette per errori”, dice Bloom.
“Ci sono più gruppi ora che stanno costruendo sistemi che avranno 1000, e anche diversi migliaia, di qubit atomici”, dice Mark Saffman dell’Università del Wisconsin-Madison. “Questo è davvero il punto in cui si trova ora la frontiera del campo, con questa scala di 1000 e oltre”.
Tuttavia, Atom Computing dovrà rilasciare ulteriori dettagli su come funziona la macchina prima che possa essere adeguatamente valutata, dice Saffman, come quanti dei suoi qubit possono essere utilizzati e avere operazioni logiche eseguite su di essi.
