Il primo supercomputer quantistico ibrido al mondo è online in Giappone
Il Giappone ha segnato un’importante pietra miliare nel campo dell’informatica quantistica con l’attivazione del primo supercomputer ibrido quantistico al mondo, una macchina all’avanguardia progettata per combinare il potenziale dei computer classici e quantistici. Il supercomputer Reimei, un sistema quantistico da 20 qubit, è stato integrato nel potente supercomputer Fugaku, che si trova al RIKEN, l’istituto scientifico giapponese situato a Saitama, nei pressi di Tokyo.
Questa nuova piattaforma ibrida ha l’obiettivo di affrontare calcoli complessi che i tradizionali supercomputer impiegherebbero molto più tempo a completare. La macchina sarà utilizzata principalmente per la ricerca in fisica e chimica, come confermato dai rappresentanti di Quantinuum, la società produttrice di Reimei, e dal team del RIKEN.
Il funzionamento di Reimei e l’integrazione con Fugaku
Il computer quantistico Reimei si distingue da molti altri dispositivi simili per l’utilizzo di qubit a ioni intrappolati. A differenza dei più comuni computer quantistici che sfruttano i qubit superconduttori, Reimei utilizza ioni caricati che vengono isolati in un campo elettromagnetico, noto come “trappola a ioni”. Attraverso l’uso di laser estremamente precisi, gli scienziati sono in grado di manipolare lo stato quantistico di questi ioni, rendendoli qubit in grado di immagazzinare e processare informazioni quantistiche.
L’innovazione di questo sistema risiede nella capacità di spostare fisicamente i qubit all’interno del circuito, una tecnica che viene chiamata “ion shuttling”. Questa operazione permette di eseguire algoritmi complessi, offrendo un vantaggio rispetto ai sistemi tradizionali. Le trappole a ioni favoriscono la creazione di collegamenti più duraturi tra i qubit e una maggiore stabilità nel tempo di coerenza, aspetto fondamentale per il corretto funzionamento del sistema quantistico.
L’errore nei qubit e le tecniche di correzione
I qubit, essendo particelle estremamente sensibili, sono per natura “rumorosi” e soggetti a errori. Per questo motivo, gli scienziati stanno sviluppando tecniche avanzate di correzione degli errori per ridurre al minimo gli effetti negativi sul funzionamento dei calcoli. In Reimei, i qubit fisici sono stati raggruppati per formare qubit logici, una soluzione che prevede la distribuzione delle informazioni su più qubit fisici. Questo approccio permette di ridurre la probabilità di errore, poiché il fallimento di un singolo qubit non compromette l’intero calcolo.
Quantinuum ha già raggiunto un traguardo significativo nello sviluppo dei qubit logici, ottenendo un tasso di errore 800 volte inferiore rispetto ai qubit fisici. Questo ha permesso di migliorare notevolmente l’affidabilità e la precisione dei processori quantistici integrati nel sistema.
Mentre il sistema Reimei-Fugaku è il primo esempio completamente operativo di supercomputer ibrido, altre aziende stanno portando avanti progetti simili. Ad esempio, IQM ha integrato un processore quantistico da 20 qubit nel supercomputer SuperMUC-NG in Germania, anche se tale sistema è ancora in fase di test e non è ancora operativo a pieno regime. Nel 2025, IQM prevede di integrare un sistema a 54 qubit, per arrivare successivamente a un chip da 150 qubit nel 2026.
L’integrazione dei computer quantistici con i supercomputer tradizionali rappresenta una frontiera fondamentale per l’evoluzione dell’informatica, con potenzialità che potrebbero rivoluzionare il modo in cui affrontiamo calcoli complessi in ambiti come la fisica, la chimica e la biologia.