Un nuovo computer quantistico commerciale, con la capacità di tollerare gli errori e con bit quantistici logici, potrebbe essere in funzione entro la fine dell’anno. La macchina, creata da QuEra, avrà 256 bit quantistici fisici e 10 logici. I bit quantistici logici riducono gli errori nei calcoli archiviando i dati in posizioni diverse. In uno studio recente, i ricercatori di QuEra e altre istituzioni hanno dimostrato un computer quantistico funzionante con 48 bit quantistici logici, il maggior numero fino ad oggi.
Computer quantistico con correzione degli errori: QuEra sviluppa nuovi qubit logici
Un nuovo dispositivo, il primo nel suo genere, con la capacità di correggere gli errori quantistici è stato sviluppato da QuEra e dall’Università di Harvard. Sebbene questo computer non sia ancora abbastanza potente da essere utilizzato autonomamente, fornisce un’importante piattaforma per i programmatori di software che vogliono testare il codice per i futuri computer quantistici.
I ricercatori hanno spiegato come i computer quantistici utilizzino i qubit e come la correzione degli errori sia fondamentale per il loro funzionamento. I qubit, a differenza dei bit tradizionali, possono esistere in sovrapposizione tra 0 e 1 e possono essere collegati insieme tramite l’entanglement quantistico. Tuttavia, i qubit sono notoriamente soggetti a errori, con una frequenza di fallimento di circa 1 su 1000.
La correzione degli errori potrebbe consentire ai computer quantistici di superare i supercomputer tradizionali, ma attualmente il numero limitato di qubit e l’alto tasso di errore rappresentano ancora delle sfide. La creazione di qubit logici è una possibile soluzione per contrastare questi problemi.
Qubit logici: diminuzione del rumore quantistico
Il nuovo sistema di correzione degli errori si fonda sulla ridondanza dei dati, in cui lo stesso dato viene conservato in più luoghi. I qubit logici effettuano gli stessi calcoli su diversi qubit fisici, riducendo notevolmente i tassi di errore nel caso in cui uno o più qubit fisici falliscano, poiché i dati sono disponibili altrove e i calcoli possono proseguire.
Per creare il qubit logico, i ricercatori hanno applicato un codice informatico per la correzione degli errori ai qubit regolari. Successivamente, hanno impostato porte logiche, o circuiti, tra i qubit per intrappolarli. Il computer quantistico calcola quindi la “sindrome“, una misura della probabilità che si sia verificato o meno un errore. Utilizzando queste informazioni, il computer quantistico corregge gli errori e passa alla fase successiva.
I nuovi qubit rappresentano un notevole progresso rispetto agli sforzi precedenti. Nel 2023, il Google Quantum AI Lab ha dimostrato un tasso di errore del 2,9% utilizzando tre qubit logici; il tasso di errore di QuEra è dello 0,5% con 48 qubit logici. L’Università di Oxford è il leader mondiale, con tassi di errore inferiori allo 0,01%, ma solo tra porte a due qubit.
L’anno scorso, anche IBM ha dimostrato la tecnologia di correzione degli errori nel suo chip Heron da 127 qubit, che ha ridotto i tassi di errore di cinque volte rispetto agli altri chip. Tuttavia, la sua prima macchina commerciale tollerante ai guasti non è prevista prima del 2029.
QuEra prevede di lanciare diversi computer quantistici nei prossimi anni, a partire da una macchina da 30 qubit logici e 3000 qubit fisici nel 2025. Il suo obiettivo finale è una macchina con oltre 10.000 qubit fisici e 100 qubit logici, prevista per il 2026. Dicono che con 100 qubit logici, la macchina [2026] può effettuare calcoli corretti che superano la capacità dei supercomputer odierni.