Non c’è big tech del settore, o quasi, che non si stia muovendo per essere la prima a superare l’attuale era del calcolo quantistico rumoroso su scala intermedia (NISQ). È una gara muscolare ma anche deliziosamente scientifica, che vede grandi esperti esplorare e scommettere su qubit di diversa natura, stimolando il pubblico a seguire la contesa. Intanto spuntano sempre meno timide previsioni sul quantum computing fault tolerant.
Nei casi più fortunati sono accompagnate anche da roadmap concrete e particolareggiate con più tappe intermedie a cui partecipare con variabile entusiasmo. Piuttosto acceso è quello con cui è stato accolto l’annuncio di Microsoft, ora pubblicamente impegnata nella costruzione del proprio supercomputer quantistico. Nel giro di meno di 10 anni questo gigante della tecnologia ha intenzione di realizzarne uno, utilizzando qubit topologici, in grado di eseguire un milione di operazioni quantistiche al secondo.
Da Majorana, quasiparticelle stabili ma…
Anche IBM, IonQ e altri puntano a risultati simili, ma sfruttando metodi più consolidati per la costruzione dei qubit. Microsoft ha scelto una strada diversa ed era cosa nota già lo scorso anno, quando aveva evidenziato per la prima volta la sua capacità di creare qubit basati sulle quasiparticelle di Majorana.
Si tratta di particelle prodotte dalla divisione di un elettrone in due metà, che agiscono come proprie antiparticelle, non annichilendosi però a vicenda, ma restando sorprendentemente stabili. Una proprietà che potrebbe essere sfruttata per la memorizzazione di informazioni, una volta superato lo scoglio della loro complessa creazione.
Microsoft ci sta riuscendo, l’ideale sarebbe arrivare a ingegnerizzare quantisticamente i qubit di Majorana su chip quantici, e manipolarli per ottenere un aumento esponenziale della nostra potenza di calcolo.
Per ora, il colosso di Redmond ha pubblicato un nuovo documento sottoposto a peer-review nella rivista Physical Review B dell’American Physical Society, in cui racconta gli evidenti progressi compiuti nell’ultimo anno. Allo stesso tempo, resta molto sincero anche sulla strada ancora da compiere. Non è ancora possibile promettere strumenti pratici e vantaggiosi per la scienza o per l’industria: è necessario lavorare ancora sulla resilienza.
Nella pratica, in laboratorio, ciò significherebbe riuscire a operare con qubit fisici, inserendoli in un codice a correzione di errore e usandoli come unità per servire da qubit logici. Per farlo, Microsoft spiega che servirebbe un computer quantistico in grado di eseguire un milione di operazioni quantistiche affidabili al secondo, con un tasso di errore pari a uno ogni trilione di operazioni.
Un decennio di lavori quantistici
La strada è in salita, ma non meno di altre e non infattibile. Infatti Microsoft ha già ben chiaro i passi successivi da compiere. Il primo sarà la costruzione di qubit protetti dall’hardware: saranno piccoli – meno di 10 micron di lato e abbastanza veloci da eseguire un’operazione su un qubit in meno di un microsecondo. Si passerà poi a lavorare sull’entangling di questi qubit per farli funzionare attraverso un processo chiamato braiding, che permette di ricavare qubit da nanofili (strutture minuscole che presentano un comportamento meccanico quantistico).
Solo a questo punto, si potrà pensare alla costruzione di un sistema multiqubit più piccolo e alla dimostrazione di un sistema quantistico completo. Una roadmap ambiziosa ma chiara e trasparente, che esperti, appassionati e curiosi possono sperare di seguire, in attesa di mettere le mani sul risultato finale.
