Honeywell promette il più potente computer quantistico entro tre mesi

Honeywell, conglomerato statunitense attivo in svariati settori (i più ricorderanno e riconosceranno magari termostati e dispositivi smarthome, ma la società è molto attiva anche nel campo aerospaziale, energetico, chimico e della sicurezza solo per citarne alcuni) ha annunciato che nel giro di tre mesi sarà in grado di portare sul mercato quello che ad oggi sarebbe il più potente computer quantistico.

Dato che le applicazioni e gli impieghi reali per i computer quantistici sono ancora inesistenti (tutto l'ambito del computing quantistico è nello stadio della sperimentazione scientifica e non così vicino all'utilizzo reale e pratico) l'aspetto importante di questo annuncio sta nel fatto che Honeywell utilizzerà un'architettura differente da quella di IBM o Google e che potrebbe avere qualche vantaggio in termini di scalabilità futura. E la concorrenza è indubbiamente una buona cosa, specie in un settore ancora agli albori come quello dell'elaborazione quantistica.

Prima di procedere oltre è necessario una piccola digressione per capire come funziona un computer quantistico. Sintetizziamo le cose e rimandiamo al lettore all'approfondimento sul Quantum Computing pubblicato su Edge9: Quantum computing: cos'è, a cosa serve e come funziona. Rispetto alle tradizionali architetture di elaborazione che conosciamo e usiamo oggi, che funzionano con la corrente elettrica per stabilire gli stati binari "0" e "1" e si basano sulla logica booleana, i computer quantistici usano particelle subatomiche - che prendono il nome di qubit - e le loro proprietà per stabilite gli stati quantistici "0", "1" o entrambi: è proprio questa la peculiarità della fisica quantistica che prende il nome di sovrapposizione, e cioè la possibilità che i due diversi stati di una particella possano coesistere nello stesso momento. Una seconda proprietà, l'entanglement quantistico, permette che due particelle possano essere in correlazione (avere lo stesso stato) qualunque sia la distanza che le separa. Sono queste proprietà che permettono ai computer quantistici di superare - almeno in linea teorica - i limiti della computazione classica e accedere alla possibilità di compiere calcoli altrimenti non affrontabili. Tutto ciò, però, ha un limite che prende il nome di decoerenza quantistica: l'interazione delle particelle subatomiche con l'ambiente esterno causa la perdita delle proprietà quantistiche. Ecco perché i sistemi quantistici sono isolati dal mondo esterno e a temperature prossime allo zero assoluto.

Google e IBM hanno basato le loro architetture su loop superconduttivi controllati da pulsazioni in radiofrequenza e conservati in un ambiente estremamente freddo. Honeywell ha invece sviluppato ciò che chiama "trapped-ion quantum charge coupled device": un sistema bidimensionale intrappola ioni di itterbio, che fungono da qubit. Il qubit viene settato sul suo stato iniziale da un impulso elettromagnetico all'interno delle frequenze della luce visibile, mentre un'altra pulsazione misura i valori finali del qubit e altre pulsazioni agiscono da gate per effettuare operazioni di logica quantistica tra i qubit. Le operazioni di raffreddamento prevedono l'impiego di atomi di bario: dal momento che non è possibile raffreddare l'itterbio tramite laser, si procede al raffreddamento degli atomi di bario i quali assorbono poi calore dagli atomi di itterbio.

Oggi uno dei grattacapi principali nell'ambito della realizzazione di sistemi di computazione quantistica è capire se vi saranno effettive possibilità pratiche di poter integrare il numero di qubit necessario per poter eseguire algoritmi quantistici. Honewell promette che nel breve termine la sua architettura potrà essere relativamente scalabile, cioè che esiste la possibilità di aggiungere più unità che contengono qubit e trasportarli tra una unità e l'altra.

Per dare un riferimento alle prestazioni della sua architettura quantistica Honeywell ha usato la metrica "quantum volume" sviluppata da IBM: testando il dispositivo con quattro qubit, il quantum volume risultante è stato 16. Nel giro di tre mesi Honeywell promette di poter rilasciare un dispositivo commerciale con un quantum volume di 64, il più alto raggiunto fino ad ora (IBM ha dimostrato un sistema quantistico con un quantum volume di 32) ed è su questa metrica che basano l'affermazione di poter realizzare il computer quantistico più potente al mondo. La società sta parallelamente collaborando con JPMorgan Chase per sviluppare algoritmi finanziari per il nuovo dispositivo e per dispositivi futuri basati sulla stessa architettura, oltre al lavoro con startup per costruire altri software. Honeywell metterà inoltre a disposizione i suoi dispositivi quantistici agli sviluppatori per l'uso tramite cloud con Azure Quantum Services di Microsoft. Honeywell indica che l'impatto del suo computer quantistico sarà significativo, oltre al già citato settore finainziario, nel settore chimico, in quello petrolifero e nell'industria aerospaziale.