Il quantum computing sta rapidamente evolvendo da concetto fantascientifico a tecnologia sperimentale, con aziende che prevedono la sua implementazione in un futuro non troppo lontano. A distanza di pochi giorni sia Microsoft che AWS hanno annunciato chip quantistici che ragionano quindi non in termini di bit ma di qubit.
Al contrario dei bit, che possono avere solamente lo stato di 0 e 1, i qubit sono in grado di esistere in più stati contemporaneamente grazie al fenomeno della sovrapposizione quantistica. Questo conferisce ai computer quantistici una potenza straordinaria, consentendo loro di affrontare problemi complessi che risulterebbero irrisolvibili per i computer classici.
Vediamo nel dettaglio gli annunci.
Microsoft Majorana 1
Majorana 1 è il nuovo chip quantistico basato su qubit topologici, frutto di 20 anni di ricerca sulle particelle subatomiche note come fermioni di Majorana. Questo chip è progettato per scalare fino a un milione di qubit senza un aumento esponenziale degli errori.
Punti chiave dell’annuncio includono:
- Quantum chip Majorana 1. Questo processore quantistico è in grado di ospitare fino a 1 milione di qubit su un singolo processore delle dimensioni del palmo di una mano. L’architettura del chip è pensata per semplificare il controllo e ridurre il numero di qubit fisici necessari per calcoli affidabili.
- Topological Core. Basato sui superconduttori topologici, Microsoft ha creato un nucleo topologico con 8 qubit topologici, più piccoli, veloci e stabili rispetto ai qubit tradizionali. La loro stabilità deriva dalla protezione hardware intrinseca offerta dalla struttura topologica, che li rende resistenti agli errori ambientali.
- Superconduttori topologici. Microsoft ha sviluppato una nuova classe di materiali che combina semiconduttori come l’arseniuro di indio con superconduttori come l’alluminio, progettati a livello atomico per creare nanofili superconduttivi topologici. Raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto e sottoposti a campi magnetici, questi materiali generano le Modalità Zero di Majorana (MZMs), particelle che immagazzinano informazioni quantistiche in modo protetto.
Majorana 1 è parte di un ecosistema integrato che include elettronica di controllo, software avanzati e infrastrutture di raffreddamento, progettato per integrarsi nei data center Azure e rendere la potenza quantistica accessibile tramite il cloud.
AWS Ocelot
Secondo quanto comunicato, il nuovo chip di quantum computing di AWS può ridurre i costi di implementazione della correzione degli errori quantistici fino al 90% rispetto agli approcci attuali. Fra i punti chiave del comunicato si segnalano:
- Architettura scalabile. AWS ha utilizzato un design innovativo per l’architettura di Ocelot, integrando la correzione degli errori fin dall’inizio e utilizzando il “cat qubit”. I cat qubit cancellano intrinsecamente alcune forme di errori, riducendo le risorse necessarie per la correzione degli errori quantistici.
- Scalabilità. I ricercatori di AWS hanno combinato la tecnologia cat qubit e componenti aggiuntivi di correzione degli errori quantistici su un microchip fabbricabile in modo scalabile utilizzando processi mutuati dall’industria microelettronica.
- Riduzione dei costi. I chip quantistici costruiti secondo l’architettura Ocelot potrebbero costare fino a un quinto degli approcci attuali, grazie alla drastica riduzione delle risorse necessarie per la correzione degli errori. Questo potrebbe accelerare il percorso verso un computer quantistico pratico fino a cinque anni.
Ocelot è un prototipo composto da due microchip di silicio integrati, ciascuno con un’area di circa 1cm², con strati sottili di materiali superconduttori che formano i circuiti quantistici. Il chip è composto da 14 componenti principali: cinque qubit di dati (i cat qubit), cinque circuiti buffer per stabilizzare i qubit di dati e quattro qubit aggiuntivi per rilevare gli errori sui qubit di dati.
Gli esperti del Quantum Technologies Coordination Group
Nel frattempo, Il governo italiano ha istituito il “Quantum Technologies Coordination Group”, un comitato di 15 esperti con il compito di contribuire alla definizione della strategia nazionale sulle tecnologie quantistiche. Il comitato è coordinato da Serafino Sorrenti e include esperti provenienti da università e aziende, tra cui:
- Marco Baldi (Università Politecnica delle Marche): crittografia e sicurezza delle reti
- Andrea Campora (Leonardo): managing director of Cyber & security solutions division
- Massimiliano Dispenza (Leonardo): responsabile dell’area di ricerca Quantum Technologies, Optronics and Advanced Materials Labs nel Ctio Corporate
- Giuseppe F. Italiano (Luiss Guido Carli University): deputy rector and professor of Computer science
- Massimo Inguscio (Università Campus Bio-Medico di Roma): professore emerito di Fisica della materia
- Luigi Martino (Università di Bologna): docente di cyber security and international politics
- Giorgio Metta (Istituto Italiano di Tecnologia): direttore scientifico
- Simone Ungaro (Leonardo): Chief strategy & innovation officer
Il comitato mira a supportare un mercato in rapida crescita, con investimenti significativi a livello globale e un crescente interesse anche in Italia. Tra il 2019 e oggi, le aziende quantum-native hanno raccolto complessivamente 5,9 miliardi di dollari, con il 56% concentrato in America, il 29% in Europa e il 10% in Asia. Gli investimenti sulle tecnologie quantistiche sono stati pari a 23,8 miliardi di dollari tra il 2012 e il 2024, con ulteriori 17,7 miliardi annunciati tra il 2025 e il 2035.
