IBM lancia il primo sistema di Quantum Computing integrato per uso commerciale

Al CES 2019, IBM ha presentato IBM Q System One™, il primo sistema integrato di calcolo quantistico ‘approssimato’, progettato per scopi scientifici e per un uso commerciale. IBM ha inoltre annunciato l’intenzione di aprire il suo primo IBM Q Quantum Computation Center per clienti commerciali a Poughkeepsie, a New York nel 2019.

I sistemi IBM Q sono progettati per risolvere, in un futuro prossimo, alcuni problemi che, ad oggi, sono considerati troppo complessi, e che richiedono risorse di calcolo esponenziali sui sistemi classici. Le future applicazioni del calcolo quantistico includono nuovi metodi per la modellazione di dati finanziari che consentano di isolare i principali fattori di rischio globali, con il fine di avere investimenti migliori oppure la ricerca di percorsi ottimali per avere una logistica ultra-efficiente che ottimizzi le operazioni della flotta per le consegne.

Progettato da scienziati, ingegneri dei sistemi e designer industriali, IBM Q System One ha un design sofisticato, modulare e compatto, ottimizzato per la stabilità, l’affidabilità e per un uso commerciale continuo. Per la prima volta in assoluto, IBM Q System One consente ai computer quantistici universali (approssimati), basati sulla tecnologia dei superconduttori, di operare oltre i confini dei laboratori di ricerca.
Proprio come i computer classici combinano più componenti in un’architettura integrata, ottimizzata per lavorare all’unisono, IBM applica lo stesso approccio al Quantum Computing, con il primo sistema di calcolo quantistico universale integrato. IBM Q System One è composto da un numero di componenti personalizzati che funzionano insieme per offrire il più avanzato sistema di calcolo quantistico basato su cloud:

  • Hardware quantistico progettato per essere stabile e auto-calibrato, per fornire qubit ripetibili e prevedibili di alta qualità
  • Ingegneria criogenica che fornisce un ambiente quantistico freddo e isolato in modo continuo
  • Elettronica di alta precisione, in formato compatto, progettata per controllare un numero elevato di qubit
  • Firmware quantistico per gestire lo stato del sistema e abilitare gli aggiornamenti senza tempi di inattività per gli utenti
  • Calcolo classico per fornire un accesso sicuro al cloud e l’esecuzione ibrida di algoritmi quantistici

IBM ha messo insieme un team di livello mondiale, costituito da progettisti, architetti e produttori industriali per collaborare con gli scienziati e gli ingegneri dei sistemi di IBM Research al fine di progettare IBM Q System One. Tra gli studi di progettazione industriale e di interior design, possiamo trovare Map Project Office e Universal Design Studio (UK), e Goppion, un produttore milanese di vetrine per musei di alta gamma, specializzato nella protezione delle opere d’arte più preziose del mondo, tra cui la Gioconda al Louvre e i Gioielli della Corona nella Torre di Londra.
Insieme, questi collaboratori hanno progettato il primo sistema di Quantum Computing che integra migliaia di componenti in un ambiente di vetro, chiuso e a tenuta d’aria, costruito specificatamente per un uso aziendale; si tratta di una vera e propria pietra miliare nell’evoluzione dei computer quantistici commerciali.

Questo sistema integrato mira ad affrontare uno degli aspetti più impegnativi del calcolo quantistico: mantenere costantemente la qualità dei qubit utilizzati per eseguire calcoli quantistici. Potenti ma delicati, i qubit perdono rapidamente le loro speciali proprietà quantistiche, in genere entro 100 microsecondi (per qubit superconduttori con la tecnologia allo stato dell’arte), in parte a causa del rumore ambientale causato dalle vibrazioni, dalle fluttuazioni di temperatura e delle onde elettromagnetiche dei macchinari interconnessi. La protezione da questa interferenza è una delle molte ragioni per cui i computer e i loro componenti quantistici richiedono un’attenta progettazione e isolamento.

IBM Q System One

IBM Q System One

Il design di IBM Q System One include una teca di nove pollici di vetro borosilicato dello spessore di mezzo pollice, che forma un involucro sigillato e ermetico che si apre senza sforzo usando la “rototraslazione”, una rotazione motorizzata intorno a due assi spostati, progettati per semplificare il processo di manutenzione e aggiornamento del sistema, riducendo al minimo i tempi di fermo macchina – un altro tratto innovativo che rende l’IBM Q System One adatto a un uso commerciale affidabile.
Una serie di telai indipendenti in alluminio e acciaio unificano, ma disaccoppiano anche il criostato del sistema, l’elettronica di controllo e l’involucro esterno, contribuendo ad evitare potenziali interferenze che possono portano a fluttuazioni di fase ed alla decoerenza dei qubit.

Questo nuovo sistema rappresenta l’evoluzione di IBM Q, il primo sforzo del settore per introdurre il pubblico al mondo dei computer quantistici universali programmabili, attraverso l’IBM Q Experience basato su cloud e la piattaforma commerciale IBM Q Network per applicazioni aziendali e scientifiche. IBM Q Experience, disponibile gratuitamente e pubblicamente, è in funzione da maggio 2016 e vanta oltre 100.000 utenti, che hanno eseguito più di 6,7 milioni di esperimenti e pubblicato oltre 130 papers. Gli sviluppatori hanno anche eseguito il download di Qiskit (oltre 140.000 volte), un kit di sviluppo software per il Quantum Computing, completamente open source, che consente di creare ed eseguire programmi di calcolo quantistico. IBM Q Network include le recenti collaborazioni con l’Argonne National Laboratory, il CERN, ExxonMobil, il Fermilab ed il Lawrence Berkeley National Laboratory.