IBM Q non è vaporware. È un progetto in cantiere da anni che potrebbe aiutare il calcolo quantistico a raggiungere il suo enorme potenziale. Il futuro dei computer quantistici potrebbe arrivare prima di quanto pensi.
Quando la scorsa settimana è arrivata la notizia della mossa di IBM di offrire il primo computer quantistico universale disponibile in commercio, è stata caratterizzata come un “passaggio” da IBM Research a IBM Systems. Secondo Scott Crowder, CTO e vicepresidente dell’informatica quantistica, della strategia tecnica e dei sistemi dell’azienda, non è del tutto così.
"Non è proprio un passaggio di consegne, è davvero una partnership", ha spiegato Crowder. “Questo è sicuramente un punto di transizione dall’essere scienza pura, ricerca pura, all’essere anche ingegneria, sviluppo e commercializzazione”.
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“Ma siamo negli anni ’40”, ha continuato, facendo un paragone con un’era decisiva nello sviluppo dei computer classici. “Non siamo negli anni ’60 o ’70, siamo negli anni ’40. Siamo ancora agli inizi; stiamo ancora sviluppando molti dei fondamenti di base, e allo stesso tempo stiamo cercando di rendere i sistemi accessibili a un gruppo più ampio di persone”.
Le persone spesso si chiedono che impatto avrà la computazione quantistica sulla loro vita quotidiana. Offrendo il primo computer quantistico universale disponibile in commercio, IBM spera di scoprirlo.
Portare i computer quantistici nel mondo reale
Il comunicato stampa di IBM sui suoi prossimi piani per l'hardware quantistico era ricco di potenziali applicazioni per la tecnologia e citazioni animate del personale dell'azienda e degli esperti del settore. Al contrario, non ha fornito dettagli su quando verranno rilasciati i suoi computer quantistici. L’annuncio dell’azienda promette che i computer quantistici universali saranno consegnati ai partner “nel corso del prossimi anni”. Ha inoltre affermato che mira a costruire sistemi con circa 50 qubit “nei prossimi anni anni."
Siamo ancora agli inizi; stiamo ancora guidando molti dei fondamenti di base.
Il fatto che sia stato reso pubblico solo un vago lasso di tempo potrebbe indurre alcuni a credere che IBM Q sia un tentativo di assicurarsi un posto al tavolo quantistico senza fissare alcun piano nella pietra. Tuttavia, Crowder sostiene che esiste un programma molto preciso a porte chiuse.
“Sì, internamente abbiamo una definizione rigida dei ‘prossimi anni’”, ha riso. “Abbiamo annunciato che quest'anno la nostra intenzione è quella di offrire sistemi a un gruppo selezionato di partner industriali. Abbiamo detto che li aggiorneremo a una dimensione di circa 50 qubit entro i prossimi anni”.
IBM Q non è un progetto concepito solo per una buona copertura da parte della stampa. In effetti, Crowder si riferiva specificamente all’intenzione dell’azienda di rendere i sistemi quantistici “reali”, piuttosto che semplici “presentazioni PowerPoint e vaporware”.
Mentre i dettagli relativi ai tempi vengono tenuti nascosti, IBM nutre grandi speranze che IBM Q possa contribuire a promuovere la prossima evoluzione dell’informatica quantistica. E sebbene la società non sia pronta a condividere un programma dettagliato con il pubblico, non ha riserve di questo tipo nel delineare in che modo il suo hardware quantistico differisce dagli altri sistemi sul mercato.
Cosa c'è in un nome?
A meno che tu non abbia seguito da vicino lo sviluppo dell’informatica quantistica, potresti essere rimasto confuso quando IBM ha annunciato il primo computer quantistico universale disponibile in commercio la scorsa settimana, poiché D-Wave fornisce hardware quantistico a utenti aziendali da diversi anni anni.
Tuttavia, D-Wave è stata criticata per il modo in cui presenta il suo hardware. L'azienda promuove i suoi prodotti in base al numero di qubit a cui ha accesso il suo sistema più recente 2.000 qubit, che è molto più dell’aspirazione di IBM di produrre un sistema da 50 qubit nei prossimi anni. Tuttavia, i due filoni di hardware non possono essere confrontati direttamente, poiché D-Wave costruisce ricottori quantistici, che possono affrontare solo determinati problemi. IBM sta lavorando su computer quantistici universali che, come un computer classico, possono affrontare molti tipi di problemi.
Costruire una comunità quantistica con IBM Q
"Penso che le persone che sono profondamente coinvolte in questo settore, comprendano le differenze", ha affermato Crowder. “Ma anche per il tecnologo medio la situazione crea davvero confusione”.
“Quello che offriamo non è un sistema a funzione fissa, è un sistema universale”, ha aggiunto. "Ma, cosa ancora più importante, la potenza del calcolo quantistico che entusiasma tutti è il concetto che con esso puoi esplorare uno spazio esponenziale."
Crowder si riferisce al concetto di entanglement quantistico completo, che consente ai qubit di occupare una fascia di stati più ampia rispetto all’attivazione/disattivazione binaria dei bit tradizionali. Servirebbero solo circa 40 o 50 qubit in questo stato per creare un computer quantistico che non può essere simulato su un computer classico. Al momento si discute se l’hardware di D-Wave possa offrire questi vantaggi rispetto ai sistemi tradizionali, anche con un numero di qubit molto più elevato.
Anche nella sua forma attuale, l’hardware quantistico di IBM rappresenta un passo avanti rispetto a quanto precedentemente offerto in commercio. Ma per realizzare le sue ambizioni elevate per il progetto, l’azienda non è solo alla ricerca di clienti; è alla ricerca di partner.
Come “Accesso anticipato”, ma per computer quantistici
IBM prevede di lanciare i suoi primi sistemi quantistici ad “accesso anticipato” a partner industriali selezionati entro la fine del 2017. Tuttavia, questa non sarà una transazione tradizionale in termini di acquisto di hardware da un produttore: l’azienda non si limita a dichiararsi formalmente quando si riferisce ai primi utilizzatori come “partner”.
"Per la prima coppia che faremo, vogliamo sicuramente avere dei partner con cui lavoreremo a stretto contatto", ha affermato Crowder. “Speriamo di trovare partner che stiano guidando l’ecosistema”.
I partner di IBM trarranno vantaggio da questa configurazione, poiché l’hardware stesso verrà mantenuto e periodicamente aggiornato dall’azienda. Un computer quantistico ha requisiti rigorosi in termini di spazio, temperatura e altri aspetti pratici. Mantenere il sistema sotto l’occhio vigile di IBM renderà più semplice per i partner concentrarsi sul mettere a frutto le sue capacità.
IBM non è solo alla ricerca di clienti; è alla ricerca di partner.
IBM ha già una comprovata esperienza nella fornitura di calcoli quantistici tramite il cloud, grazie a IBM Experience. "Non è come fare cinque qubit in un laboratorio, calciare la cosa un paio di volte e funziona, ottieni i risultati, poi calciarla di nuovo due mesi dopo per farla funzionare di nuovo", ha detto Crowder. “No, abbiamo dimostrato che possiamo avere un vero computer quantistico in funzione ininterrottamente da maggio [2016].”
Dall’altro lato dell’accordo, IBM spera che queste partnership siano in grado di influenzare il futuro dell’iniziativa IBM Q. Ci sono ancora grandi domande su come e perché le aziende sceglieranno di implementare l’hardware quantistico; il lavoro collaborativo con i primi utilizzatori potrebbe offrire alcune risposte.
Ciò dovrebbe chiarire che IBM Q è un progetto a lungo termine. I partner che entrano al piano terra si iscrivono per esplorare territori inesplorati insieme all’azienda – che potrebbe aiutarli a conquistare il primo posto quando i vantaggi aziendali di un sistema quantistico diventeranno chiaro. IBM sta pensando a tre mosse avanti. Tuttavia, l’azienda non è ancora pronta ad abbandonare le sue attività informatiche classiche.
Un vero salto di qualità
“Assolutamente”, ha risposto Crowder quando gli abbiamo chiesto se IBM si aspettava di vedere coesistere computer quantistici e classici in futuro. “Assolutamente, per molto più tempo della mia vita.”
"Ciò che i computer classici fanno bene è archiviare ed elaborare grandi quantità di dati, e lo fanno in modo molto più efficiente di quanto faccia oggi l'informatica quantistica, e per quanto posso vedere in futuro", ha spiegato. “In teoria, i computer quantistici universali possono svolgere qualsiasi funzione di un computer classico, ma secondo me non sono così bravi nell’elaborare grandi quantità di dati. Ciò in cui i computer quantistici sono bravi è esplorare ampi spazi problematici”.
IBM non considera i computer quantistici come la prossima generazione di computer classici. È una categoria di hardware completamente nuova che ha i suoi punti di forza, i suoi punti deboli e il potenziale per alcune applicazioni molto potenti.
Quantistica e chimica
Certo, è una tecnologia ancora immatura. I ricercatori di tutto il mondo hanno fatto enormi progressi verso un sistema universale funzionante su larga scala computer quantistici negli ultimi anni, ma sono stati fatti meno progressi in termini di potenziale di hashing applicazioni. È una specie di circolo vizioso.
"Con un sistema da circa 20-25 qubit, puoi comunque simulare quel sistema quantistico sul tuo laptop", ha affermato Crowder. “Quando inizi ad arrivare ai 40 anni, e intorno ai 50, non puoi nemmeno esplorare l’intero spazio di possibilità sul più grande supercomputer del mondo. È una discontinuità interessante.
"In realtà è necessario avere accesso a un sistema quantistico per capire veramente come si costruiscono algoritmi e casi d'uso per un sistema quantistico", ha aggiunto. "Non è più possibile simularlo su un sistema classico."
Stabilire il punto di riferimento
Al momento, siamo così all’inizio del processo di costruzione di computer quantistici universali che non esiste nemmeno un metodo standardizzato per confrontare un sistema con un altro. IBM spera di risolvere questo problema tramite una metrica denominata volume quantistico, che considera il numero di qubit, la qualità delle operazioni quantistiche, la connettività dei qubit, il tempo di coerenza, il parallelismo e altro ancora.
"Sono tutte queste cose insieme che ti dicono quanto è potente il tuo computer quantistico, in termini di dimensioni dello spazio che può esplorare", ha detto Crowder. "Siamo molto aperti verso altre persone che valutano e perfezionano questo benchmark, ma avremo bisogno di una sorta di benchmark come questo nel tempo, in modo che le persone possano facilmente capire il valore di questo computer quantistico rispetto a un altro quantistico computer; questa generazione contro la prossima generazione.”
Non esiste nemmeno un metodo standardizzato per confrontare un sistema [quantistico] con un altro.
Il fatto che non esista un benchmark di questo tipo dimostra quanto lavoro c’è da fare per trasformare il calcolo quantistico da un promettente lavoro teorico a un prodotto commerciale praticabile.
“Come ho detto, siamo negli anni ’40”, ha detto Crowder. “Non abbiamo ancora un punto di riferimento del settore per classificare quanto sia potente un sistema quantistico, ma questo è il genere di cose che ritengo Penso che vedrai un rapido sviluppo nei prossimi due anni, poiché IBM e altri continuano a spingere la soglia su questi sistemi”.
IBM sta creando un'infrastruttura che potrebbe rivelarsi molto preziosa negli anni a venire. Tra la sua metrica del valore quantico, le sue relazioni con i partner IBM Q e IBM Experience, il l’azienda è già profondamente impegnata nel processo di trasformazione dell’informatica quantistica in una componente chiave della sua attività interessi.
“Crediamo di essere arrivati al punto in cui vediamo un percorso verso sistemi più grandi nel prossimo futuro”, ha affermato Crowder. “So che l’annuncio non prevede scadenze specifiche, ma vediamo quel percorso verso sistemi più grandi. Questo porta al punto in cui diventa interessante.
IBM ha già investito una grande quantità di tempo e risorse nell’informatica quantistica; IBM Q rappresenta il passo successivo. L’azienda ha l’ambizione di guidare l’informatica quantistica come prodotto commerciale. Se riuscisse a trovare i partner giusti in questa fase cruciale, IBM Q potrebbe svolgere un ruolo fondamentale nel portare la tecnologia fuori dai laboratori di ricerca e ritagliarne le applicazioni nel mondo reale.
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