Intel: chip a 49 qubit superconduttori verso la computazione quantistica

Quest'anno Intel ha svelato uno dei chip del futuro, il 49-Qubit Chip, che basa il suo funzionamento sulle leggi della meccanica quantistica, uno dei tasselli della corsa alla costruzione di un computer quantistico. Il chip presenta 49 qubit superconduttori, dove il singolo qubit è l'unità fondamentale della computazione quantistica, l'analogo di quello che oggi viene chiamato bit nei sistemi informatici. L'obiettivo di questi nuovi device è il superamento degli attuali limiti dei calcolatori, nonostante non si possa parlare di un successore bensì di un dispositivo alternativo che impone un nuovo standard in determinate tipologie di calcolo.

Il chip Tangle Lake

Il nome in codice del nuovo chip quantistico è Tangle Lake, lo stesso della catena di laghi in Alaska, che richiamano la natura "entangled" degli atomi. Con i suoi 49 qubit il chip Tangle Lake ha un notevole interesse scientifico, in quanto non è possibile prevedere o simulare completamente il comportamento di questo processore.
Infatti, un qubit è un sistema caratterizzato da due stati, esattamente come il bit: lo stato 0 e lo stato 1. Tuttavia, mentre il bit può assumere solamente uno dei due stati, il qubit ammette una sovrapposizione dei due livelli (zero ed uno) che possono coesistere allo stesso istante. Questa proprietà è alla base della computazione quantistica ed è quella che la discosta dalla computazione classica, permettendole una superiorità indiscussa in una serie di campi specifici come il machine learning, l'ottimizzazione matematica o la simulazione in ambito biomedico.
Non parliamo dunque di un sistema general purpuse, ma di un chip che ha senso di esistere per determinati scopi, che impiega meno tempo nello svolgere determinati compiti ed occupa meno memoria degli attuali computer, grazie alla capacità di parallelizzare i calcoli. Intel si pone dunque tra i colossi che puntano alla computazione quantistica: IBM avrebbe già sviluppato il prototipo di un chip quantistico a 50 qubit, mentre Google aveva annunciato di voler realizzare un dispositivo simile.
Secondo i ricercatori Intel, entro i prossimi 7 anni sarebbero in grado di raggiungere la realizzazione di un sistema con 1000 qubit, un passo importante verso la commercializzazione di questi chip, che necessitano di almeno un milione di qubit per poter essere inseriti nel mercato (stima approssimativa).

I problemi dei chip quantistici

Come è già stato accennato, i dispositivi quantistici nascono con delle premesse diverse rispetto ai computer odierni, dunque sarà cruciale capire come renderli flessibili ed adatti ad espletare più compiti. In parole povere, serve un map diretto degli attuali algoritmi sugli hardware basati su quantum computing. Oltretutto esiste un'alta probabilità di errore all'interno dei sistemi quantistici e sarà necessario trovare una soluzione alla distruzione dell'informazione che avviene all'interno dell'hardware, per motivi fisici legati alla natura non facilmente controllabile degli atomi. Sono dunque necessari mezzi che permettano il riconoscimento di un errore e la sua correzione.
Intel attualmente sta puntando al funzionamento del chip come sistema e non al semplice aumento del numero di qubit, che non fa altro che complicare tutte le problematiche appena citate. Come se non bastasse, ad oggi, il dispositivo può funzionare solo a temperature prossime a 0 Kelvin, ovvero -273 °C: alzare la temperatura di funzionamento è un'altra sfida che Intel sta attualmente affrontando e vuole risolvere nei prossimi anni. Non è un caso che il nome del chip derivi da una catena di laghi in Alaska, nota per la basse temperature. Il chip è quantistico è basato su qubit superconduttori, ma Intel ha investito parte dei suoi fondi anche in un altro tipo di architettura basata su silicio. Grazie ad essa si possono realizzare chip più piccoli, con un processo produttivo simile a quello usato per gli attuali transistor.

A livello di scalabilità è chiaro che dispositivi più piccoli abbiano un netto vantaggio, ma i qubit superconduttori sono attualmente più avanti nel processo di sviluppo. Per ora il chip quantistico di Intel a 49 qubit con superconduttori è solo una dimostrazione di forza, un chiaro segnale che serve a stabilire l'attuale stato dell'arte nella computazione quantistica. Non siamo ancora all'alba di una nuova era informatica, ma sembra che la sua venuta sia molto vicina.