A fine 2017, quando il progetto è iniziato, erano 12 le aziende che aderirono a Ibm Q, l’iniziativa per la realizzazione e l’applicazione di sistemi di quantum computing. Tra queste Daimler, Samsung, ma anche Honda, Barclays e JPMorgan, oltre alle istituzioni accademiche e ai laboratori di ricerca, entrati a far parte di Ibm Q Network.
Oggi questa rete è molto più ampia. Ibm collabora con oltre cento organizzazioni tra cui anche Delta Airlines, Goldman Sachs, Wells Fargo, si sono aggiunti al network l’Università di Stanford, il laboratorio nazionale di Los Alamos, Quantum Machines, Tradeteq e Zurich Instruments, per oltre 200mila utenti al lavoro sui sistemi quantici di Ibm (anche in cloud).
Ibm Quantum Computation Center include 15 dei più avanzati sistemi disponibili in commercio che servono per sperimentare applicazioni nell’ambito business, come in quello scientifico, incluso un sistema a 53 qubit.
Serve qualche precisazione. Le potenzialità del computing quantistico non si legano semplicemente all‘incremento del numero di qubit (qui i concetti di base). Infatti, semplificando al massimo, mentre questa cifra e il numero di operazioni che possono essere eseguite da un sistema sono chiamati larghezza e profondità di un circuito quantico, si deve specificare come la profondità sia influenzata anche dalla modalità di interconnessione dei qubit, dall’efficienza del compilatore e da altri parametri.
Il Quantum Volume di Ibm quindi analizza prestazioni ed efficienza di questi fattori e le rappresenta in un indice esemplificativo. In occasione di Ces 2020, Ibm oltre all’estensione del network ha quindi annunciato anche il raddoppio di questo indicatore di performance che è passato da 16 a 32.
Cercando di delineare progressi/roadmap delle tecnologie quantistiche, è interessante il contributo di Jerry Chow, senior manager Quantum System Technology, Ibm Research, con Jay Gambetta, Ibm fellow e vice president quantum computing, che delineano così l’evoluzione: “Negli anni ’90 sono state poste le basi e i concetti fondamentali per evidenziare il potenziale dell’informatica quantistica. Negli anni ‘2000 sono iniziati gli esperimenti con qubit e gate multi-qubit, che hanno dimostrato i benefici del calcolo quantistico. Nel decennio appena chiuso, l’evoluzione delle architetture e l’accesso al cloud hanno aperto i percorsi di una reale domanda di sistemi di calcolo quantistico, e il prossimo decennio sarà quindi destinato a far emergere un ecosistema hardware in grado effettivamente di migliorare coerenza, stabilità e integrazione dei sistemi, cui contribuirà tutta la comunità”.
E arrivano risultati concreti di sperimentazione ed utilizzo anche in Europa. In Germania, per esempio, Fraunhofer-Gesellschaft da fine 2019 sfrutta un sistema di computing quantistico Ibm Q System One, all’interno di un programma quadro volto a far crescere la comunità di ricerca. Non solo. E’ del tutto indicativo l’interesse in crescita da parte di realtà come Goldman Sachs e di altre banche come Citigroup interessate alle potenzialità del calcolo probabilistico (per la gestione del rischio e il trading) abilitato dallo scenario quantistico. Rappresenta un segnale chiaro del riconoscimento dello sviluppo in corso e la volontà di prepararsi al futuro (più o meno imminente che sia).
Dario Gil, direttore Ibm Research: “Lavoriamo con i partner per applicare la nuova tecnologia alla soluzione di problemi reali, convinti che il calcolo quantistico avrà un profondo impatto nella soluzione di problemi chiave, come nella ricerca di nuovi materiali e di prodotti chimici tra cui quelli in grado di incrementare l’efficienza delle batterie”.
Quantum computing, Daimler AG
E’ il caso della sperimentazione in Daimler AG che utilizza i computer quantistici Ibm per sviluppare batterie di nuova generazione, con una ricerca nell’ambito della chimica quantistica. Attraverso l’uso dei sistemi di computing, che permettono simulazioni avanzate del comportamento delle strutture molecolari, è possibile individuare la configurazione più stabile di un composto, simulando le interazioni tra tutte le particelle.
Più grande e complessa è una molecola nel suo ambiente, più complesso è il calcolo. Si è solo agli inizi in questo ambito, ma i ricercatori Daimler sperano, con il calcolo quantistico, di riuscire a progettare batterie litio-zolfo per la mobilità elettrica di nuova generazione sfruttando la possibilità di calcolare e simulare con precisione il loro comportamento.
Tra i limiti riscontrati ancora in questa fase i ricercatori segnalano il “rumore”. In pratica i disturbi esterni distruggono i qubit, all’interno di stati quantici cruciali, perché i calcoli possano risultare significativi. Nell’ambito della sperimentazione Daimler, allora, l’azienda per essere sicura dell’accuratezza dei calcoli ha eseguito gli stessi in parallelo anche su un computer classico utilizzando però il simulatore quantistico di Ibm per comparare poi i risultati che si sono rivelati sufficientemente precisi.
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