Il quantum computing è oggi tra le priorità delle aziende e tecnologia riconosciuta in grado di cambiare in modo significativo i paradigmi del calcolo e quindi anche le possibilità di accelerare la ricerca. Sempre presente tra i “trend” da tenere in considerazione, nelle analisi di mercato, sono da questo punto di vista ben comprensibili le intenzioni di investimento non solo delle organizzazioni private ma anche da parte dei governi (Italia compresa). Proprio in questi giorni Seeqc ha presentato e mostrato nel proprio laboratorio di Napoli il primo computer quantistico Italiano full-stack.
Una premessa è d’obbligo: l’architettura Seeqc System Red – questo il nome del sistema di calcolo – “imita” i sistemi di calcolo quantistico a superconduttore affiancando controllo e lettura analogici convenzionali ed impiegando elettronica utilizzabile a temperatura ambiente. Questo è caratterizzante proprio l’approccio di Seeqc che combina tecnologie classiche e quantistiche per risolvere i problemi di efficienza, stabilità e costo intrinseci nei sistemi di quantum computing.
Così si rende possibile da una parte effettuare confronti diretti con il computer quantistico digitale di prossima generazione basato su chip Sfq (Single Flux Quantum) – il cui lancio è previsto entro i prossimi 12 mesi – mentre con System Red si sposta il parametro di valutazione dal numero di qubit alla valutazione effettiva su qualità e velocità di calcolo necessarie ai developer per eseguire i propri algoritmi con percentuali di errore quattro volte più bassi rispetto a quelli consentiti dai concorrenti, se paragonati a sistemi universali di elaborazione quantistica disponibili nel cloud.
Il sistema, infatti, incorpora firmware, pacchetti software e portale cloud e consente agli utenti l’accesso per eseguire le applicazioni universale o gli algoritmi. Proprio su public cloud, Seeqc Red offre gate nativi a due qubit per una velocità dei gate fino a 10 volte maggiori rispetto ai competitor con fedeltà di gate (gate fidelity) competitive con quelle dei sistemi più avanzati disponibili sulle piattaforme quantistiche oggi presenti sul cloud.
Il contributo del team di ricerca di Napoli al progetto si è rivelato fondamentale: i ricercatori, nell’ambito dell’attività di realizzazione del primo computer quantistico full-stack in Italia, hanno sviluppato e misurato il gate a due qubit del sistema; ora lavorano anche sul progetto e sul collaudo di tecnologia di frontiera per la lettura digitale dei qubit, la prima lettura on-chip basata su Sfq.
Con questi stessi chip saranno poi costruite le generazioni di quantum computer Seeqc successive, che offriranno vantaggi nelle velocità di controllo e lettura, maggiore fedeltà, latenza diminuita, digitalizzazione on-chip e linee di I/O ridotte, a tutto vantaggio della scalabilità per puntare poi ad array di qubit più grandi e favorire la nascita di un’infrastruttura di base per la correzione degli errori quantistici in tempo reale.
La tecnologia Single Flux Quantum
Giusto solo per approfondire di un passaggio la comprensione della tecnologia per i chip Single Flux Quantum, è importante definirne meglio alcune specifiche. La famiglia di chip Sfq può eseguire tutte le funzioni fondamentali di un quantum computer alla stessa temperatura criogenica dei qubit superconduttivi del sistema. Utilizza logica superconduttiva Sfq energeticamente efficiente, in grado di operare a velocità fino a 40 GHz, per implementare controllo, lettura, multiplexing ed elaborazione dei dati classici sui qubit. I chip sono pienamente integrati con i qubit – una svolta cruciale per la costruzione di computer quantistici e data center scalabili con correzione di errore – ed il Soc di Seeqc si propone di fatto come collegamento tra hardware quantistico e algoritmi e applicazioni quantistiche. E’ dalla possibilità di integrare funzioni critiche di gestione su di un chip, che ne derivano scalabilità ed economicità.
Concretamente Sfq incorpora il multiplexing digitale su chip integrato con i qubit, ed in questo modo risolve il problema critico di input/output e i problemi legati al costo e alla complessità del cablaggio di un quantum computer, che normalmente richiede 2-4 cavi per ogni qubit, mentre il chip multiplexing invia e riceve segnali multipli su un singolo cavo e Seeqc ha già testato la propria tecnologia di multiplexing digitale a singolo cavo per il controllo di quattro segnali RF per qubit con le nuove versioni allo studio che saranno in grado di controllare fino a 16 segnali RF per qubit. Marco Arzeo, responsabile della ricerca e lab manager presso Seeqc-Eu a Napoli: “Le realizzazioni non costituiscono soltanto un motivo d’orgoglio per il nostro Paese, ma dimostrano anche il forte impegno dell’Italia ]…[. Seeqc Red è il primo computer quantistico Italiano e uno dei pochi realizzati in Europa. ]…[ contribuisce ad assicurare il posizionamento dell’Italia come nazione leader nella corsa all’elaborazione quantistica consegna al nostro Paese un ruolo da protagonista nella soluzione di alcune delle sfide più importanti ]…[“.
Le partnership
Le potenzialità di Seeqc System Red sono già state apprezzate dalle aziende, con diverse realtà che vorrebbero eseguire algoritmi sulla piattaforma, mentre gli algoritmi benchmark di terze parti rappresentano un importante strumento di validazione per misura l’effettiva validità di una piattaforma di quantum computing. L’azienda è orientata a partnership pubbliche e private e ne ha già sottoscritte con realtà industriali globali, tra cui Merck KGaA, di Darmstadt e Basf SE di Ludwigshafen (entrambe realtà tedesche).
Ed è con Hqs Quantum Simulations che l’azienda per la prima volta è riuscita ad eseguire i propri algoritmi e ottenere una risposta utile e questo dimostra che la piattaforma, facilmente realizzabile nel breve termine su scala modesta, ha il potenziale per offrire un vantaggio quantistico per applicazioni utili a livello commerciale per simulazioni computazionali dedicate all’industria chimica e farmaceutica.
Inquadra così obiettivi raggiunti e roadmap John Levy, co-foundere Ceo di Seeqc: “]…[ I nostri gruppi di lavoro a Napoli e in tutto il mondo hanno collaborato al raggiungimento di questo obiettivo ]…[ volto a realizzare un quantum computing scalabile ed energeticamente efficiente. Il passo successivo è di portare quanto fatto oggi nell’ambito commerciale, costruendo qui a Napoli un quantum data center e centro di test e siamo pronti a collaborare con la pubblica amministrazione locale e centrale, fondi privati d’investimento e i nostri partner industriali per contribuire a realizzare questa visione”.
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