Una startup canadese, Nord Quantique, ha sviluppato un progetto innovativo di computer quantistico usando un qubit compatto con correzione degli errori integrata e promette una macchina da 1.000 qubit entro il 2031. Questo computer quantistico potrebbe consumare 2.000 volte meno energia rispetto ai supercomputer e risolvere problemi 200 volte più velocemente, rappresentando un traguardo significativo nella fisica applicata e nell’efficienza energetica.

Avanzata sorprendente nel campo del calcolo quantistico: i ricercatori della startup canadese Nord Quantique hanno rivelato una invenzione che potrebbe trasformare il futuro del calcolo. Hanno sviluppato un bit quantistico (qubit) con correzione degli errori integrata, che potrebbe alla fine essere scalato in una macchina compatta da 1.000 qubit entro il 2031. Questa nuova macchina potrebbe far parte di un data center, offrendo potenza da supercomputer senza le enormi richieste energetiche dei sistemi attuali. Questo sviluppo rappresenta un passo avanti significativo nella fisica applicata e promette di rendere il calcolo quantistico più accessibile, efficiente e pratico per una vasta gamma di settori.

Un progetto compatto con correzione degli errori integrata

Uno degli aspetti più difficili del calcolo quantistico è la necessità di grandi cluster di qubit fisici per correggere gli errori e mantenere l’integrità delle informazioni quantistiche. Questi qubit fisici di norma si uniscono per formare un qubit logico, che consente a un computer quantistico di funzionare senza perdere dati preziosi. Tuttavia, il progetto di Nord Quantique supera questa sfida integrando la correzione degli errori direttamente nel qubit stesso. Questo elimina la necessità di molti qubit fisici e riduce significativamente le dimensioni, la complessità e il consumo energetico dei computer quantistici.

Il bit quantistico di Nord Quantique, noto come qubit bosonico, integra la correzione degli errori quantistici all’interno dell’hardware, utilizzando una cavità di alluminio superconduttore chiamata risonatore bosonico. Questo risonatore, che è raffreddato vicino allo zero assoluto, contiene particelle di luce (fotoni) che immagazzinano informazioni quantistiche. Le informazioni sono codificate in specifici schemi elettromagnetici all’interno del risonatore, consentendo al computer quantistico di gestire gli errori in modo efficace.

Il risonatore, chiamato in codice Tesseract, migliora la tolleranza agli errori proteggendo da errori quantistici comuni come flip di bit, flip di fase e perdite. Questa innovazione è fondamentale per mantenere l’integrità delle informazioni quantistiche, soprattutto di fronte a errori quantistici imprevedibili.

Cavità multimodale superconduttiva Nord Quantique

Codifica multimodale: la chiave per la tolleranza agli errori

Al centro di questo nuovo progetto di computer quantistico c’è il concetto di codifica multimodale. Distribuendo le informazioni quantistiche su più modalità all’interno della stessa cavità fisica, il qubit è in grado di identificare e correggere alcuni tipi di interferenza. Se una modalità viene disturbata, le modalità rimanenti offrono abbastanza ridondanza per ripristinare lo stato quantistico corretto. Questa innovazione fornisce a ciascun qubit una tolleranza agli errori interna, eliminando la necessità di metodi di correzione degli errori esterni che tradizionalmente richiedono molti qubit fisici.

Il risultato è un rapporto 1:1 tra qubit fisici e logici, rendendo il sistema più efficiente dal punto di vista energetico. I ricercatori stimano che un computer quantistico con 1.000 qubit logici basato su questa architettura occuperebbe solo 20 metri quadrati e consumerebbe una frazione dell’energia utilizzata dai sistemi attuali di supercalcolo.

Potenza del calcolo quantistico con un’efficienza senza pari

L’architettura di Nord Quantique non è solo compatta ed efficiente dal punto di vista energetico, ma è anche in grado di risolvere problemi complessi molto più velocemente rispetto ai sistemi esistenti. I calcoli dell’azienda mostrano che un computer quantistico costruito su questo design potrebbe violare una chiave di crittografia RSA da 830 bit in un’ora, utilizzando solo 120 kilowattora di energia. A titolo di confronto, un supercomputer impiegherebbe nove giorni e 280mila kilowattora di energia per risolvere lo stesso compito. Questa scoperta evidenzia l’immenso potenziale del calcolo quantistico nel superare i sistemi di calcolo tradizionali, riducendo drasticamente il consumo energetico.

Un cronoprogramma per l’inizio di una nuova era per il calcolo quantistico

Nord Quantique prevede di rilasciare una macchina da 100 qubit logici entro il 2029 e un sistema completo da 1.000 qubit programmato per il 2031. Questo cronoprogramma segna l’inizio di una nuova era per il calcolo quantistico pratico, con macchine che non solo offrono potenza computazionale incredibile, ma funzionano anche in modo più efficiente in termini di spazio e energia. Secondo l’amministratore delegato Julien Camirand Lemyre, queste macchine saranno particolarmente attraenti per i centri di calcolo ad alte prestazioni, dove i costi energetici sono una preoccupazione importante.

Julien Camirand Lemyre

“I nostri computer quantistici consumeranno solo una frazione dell’energia utilizzata dai sistemi tradizionali”, ha affermato Lemyre. “Questo li rende ideali per i settori che cercano strumenti computazionali potenti senza le enormi richieste energetiche.”

Le implicazioni del progetto di Nord Quantique

Man mano che Nord Quantique si avvicina al rilascio delle sue macchine quantistiche, le implicazioni per settori come la sicurezza informatica, la finanza e l’intelligenza artificiale appaiono enormi. Con la capacità di violare le chiavi di crittografia in poche ore e risolvere problemi complessi a velocità senza precedenti, i computer quantistici potrebbero rivoluzionare i settori che dipendono dall’analisi e dall’elaborazione dei dati su larga scala.

L’approccio innovativo dell’azienda alla correzione degli errori quantistici e alla codifica multimodale ci avvicina sempre di più a realizzare il potenziale del calcolo quantistico. Rendendo i computer quantistici più pratici, efficienti dal punto di vista energetico e scalabili, Nord Quantique sta aprendo la strada alla prossima generazione di tecnologia di calcolo.

In conclusione, il futuro del calcolo quantistico è in rapida evoluzione, e l’ultimo traguardo di Nord Quantique promette di essere un momento fondamentale nella storia del settore. Se avrà successo, potrebbe segnare l’inizio di una nuova era di calcolo ad alte prestazioni, più potente e sostenibile.