La cara vecchia IBM in testa alla corsa per il "vantaggio quantistico"

IBM, Google, Microsoft e un'orda di startup sono alla ricerca del primo computer quantistico funzionante

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Modelli dei lampadari a più livelli all'interno dell'IBM Quantum System Two, un computer del laboratorio dell'azienda a Yorktown, New York, già utilizzabile per ricerche approfondite.

Nelle viscere di un laboratorio più vecchio di Internet, gli ingegneri si sono impegnati a fondo in un'enorme sfida scientifica e ingegneristica: come creare l'hardware pronto a scatenare la prossima frenesia tecnologica.

Quel laboratorio, di proprietà di International Business Machines, è in pole position in una nuova corsa tra Big Blue, Google, Microsoft e un'orda di startup. Il loro obiettivo? Il "vantaggio quantistico", ovvero il punto in cui i computer quantistici superano le capacità dei migliori computer convenzionali. Sì, la cara vecchia IBM sta tenendo testa alla concorrenza da mille miliardi di dollari.

IBM non è più associata a innovazioni rivoluzionarie da quando la sua intelligenza artificiale Watson ha vinto "Jeopardy!" nel 2011. Ma il calcolo quantistico, che potrebbe vedere una svolta verso la commercializzazione entro il 2030, offre a questo pilastro dell'informatica aziendale, con 114 anni di storia, l'opportunità di recuperare parte del suo passato splendore.

Sta lavorando su cluster più ampi di chip quantistici che, secondo le previsioni, consentiranno l'elaborazione su larga scala nei prossimi cinque anni. Solo il mese scorso, l'azienda ha annunciato una partnership con il produttore di chip AMD per sviluppare "supercomputer quantistici" e un aggiornamento del suo programma per certificare gli sviluppatori quantistici.

Nel frattempo, una frenesia di accordi tra le startup del calcolo quantistico ha visto quasi 2 miliardi di dollari investiti nel settore.

La posta in gioco è alta. I computer quantistici hanno il potenziale per sconfiggere la crittografia da cui dipende tutto, dalle password ai bitcoin. Potrebbero anche accelerare la soluzione dei problemi di ottimizzazione che affliggono sia le aziende di logistica che le forze armate. Grazie alla loro capacità di simulare la materia su scala subatomica, i sostenitori affermano che i computer quantistici potrebbero portare a innovazioni in ogni ambito della scienza dei materiali, della medicina e dell'agricoltura.

Funzionano sfruttando le caratteristiche quantistiche della materia a livello atomico. In teoria, possono eseguire alcuni tipi di calcoli miliardi di volte più velocemente dei computer convenzionali.

Il processo è così controintuitivo che sembra magia. Una spiegazione leggermente più lunga: a differenza di un bit classico su un chip, che può essere solo 1 o 0, un bit quantistico, o "qubit", può esistere in una sovrapposizione di molti stati contemporaneamente. Questo permette al computer di esplorare molte potenziali soluzioni a determinati problemi quasi istantaneamente. Una teoria sostiene che questo funzioni grazie agli universi paralleli.

A parte il multiverso, le aziende stanno già realizzando hardware basato su questa scienza. IBM e Google stanno adottando approcci simili e stanno riscontrando gli stessi problemi di base: i qubit sono così sensibili ai disturbi che il loro funzionamento può essere compromesso da un raggio cosmico vagante o da un terremoto dall'altra parte del mondo.

Con il suo sistema di raffreddamento a elio liquido che ronza silenziosamente, Quantum System Two di IBM lavora alacremente, lavorando su problemi reali per i primi pionieri del settore. È il primo di quelli che l'azienda spera diventino un giorno innumerevoli colossi, un ritorno a un passato leggendario in cui IBM forniva "big iron", computer fisicamente imponenti le cui dimensioni riflettevano la loro potenza.

IBM ha alcuni vantaggi, tra cui la propria fabbrica di microchip, qualcosa che solo poche aziende statunitensi possiedono ancora. Può sviluppare continuamente i suoi chip internamente insieme all'hardware che li supporta, come gli intricati lampadari di rame e i cavi che raffreddano i suoi processori.

Sebbene un vero mercato commerciale possa essere ancora lontano cinque anni, computer esistenti come il Quantum System Two sono già utilizzabili per una ricerca seria. C'è anche un gruppo crescente di ingegneri che sta imparando a programmare questi sistemi, e che complessivamente ha già pubblicato più di 3.000 articoli utilizzando l'hardware IBM.

Entro la fine di questo decennio, IBM e i suoi concorrenti più diretti dovrebbero iniziare a generare ricavi significativi dal calcolo quantistico.

Si aspetta che questo sia un momento cruciale per i produttori di hardware quantistico, non dissimile dalla svolta decisiva di Nvidia con il decollo dell'intelligenza artificiale generativa.

Ma arrivare a quel punto richiede il superamento di numerosi ostacoli ingegneristici. IBM prevede di sostituire presto i suoi attuali chip quantistici Heron con una nuova generazione, collegati tra loro in cluster sempre più grandi. L'azienda prevede di presentare il suo primo computer quantistico su larga scala e fault-tolerant nel 2029.

Google, che ha una propria roadmap, ha affermato di essere alla seconda fase di un percorso in sei fasi verso il rilascio di un computer quantistico robusto e utile. Il responsabile degli sforzi di Google nel campo dell'intelligenza artificiale si è detto ottimista sul fatto che entro cinque anni le persone saranno in grado di fare cose con i computer quantistici impossibili con quelli convenzionali.

Poiché Google e IBM stanno adottando un approccio simile, si trovano ad affrontare problemi simili. Tra questi: come raffreddare i chip quantistici fino a quasi lo zero assoluto e come correggere gli errori quando un disturbo cancella inevitabilmente le informazioni nei qubit.

Altre aziende stanno adottando un approccio diverso. Il chip di Microsoft utilizza qubit topologici, che in teoria sono più facili da gestire.

La tecnologia, tuttavia, non è ancora stata dimostrata e le affermazioni dell'azienda hanno suscitato critiche tra i ricercatori. Microsoft continua a pubblicare nuovi articoli. Anche la Darpa valuterà i suoi sistemi.

Questi approcci divergenti rappresentano una preoccupazione fondamentale per il calcolo quantistico: mentre il transistor al silicio, inventato nel 1954, è rapidamente diventato il componente fondamentale di tutti i microchip, non esiste un consenso univoco per il calcolo quantistico.

A differenza della rivoluzione dell'intelligenza artificiale, che pochi hanno previsto, quella quantistica è stata prevista da così tanto tempo che le grandi aziende tecnologiche non vogliono lasciarsela sfuggire. È significativo che il capo di Nvidia, Jensen Huang, abbia dichiarato a gennaio che il calcolo quantistico era ancora lontano, facendo crollare i titoli azionari associati, per poi cambiare idea a marzo, giusto in tempo per annunciare gli sforzi della sua azienda nel campo del calcolo quantistico. Questa rivoluzione è dietro l'angolo.