IBM compie un passo avanti verso il supercomputer quantistico modulare

Gli ingegneri di IBM hanno dimostrato per la prima volta la possibilità di trasferire informazioni quantistiche tra due processori indipendenti con un livello di precisione vicino al 99 per cento. Questo risultato è stato ottenuto attraverso l'impiego di quattro connettori superconduttori della lunghezza di 80 centimetri e rappresenta un avanzamento concreto verso la realizzazione di computer quantistici modulari, in cui più chip lavorano in modo coordinato come un unico sistema integrato.

L'esperimento ha visto protagonisti due processori IBM Quantum Nighthawk, ciascuno dotato di 120 qubit. Questi componenti, annunciati circa un anno fa rispetto alla data attuale, sono stati messi in comunicazione tramite quattro cavi coassiali in alluminio che operano su frequenze di microonde intorno ai 5 GHz. Ogni cavo ha stabilito un canale di comunicazione dedicato tra qubit specifici, configurati appositamente alle estremità dei collegamenti. La struttura tecnica prevede che i cavi siano posizionati perpendicolarmente alla superficie dei chip, con contatti fissati mediante connessioni in indio-indio applicate a pressione a temperatura ambiente. Questa operazione di montaggio è stata eseguita dopo che i moduli dei processori erano già stati alloggiati nel sistema criogenico di raffreddamento.

Durante i test, i ricercatori non si sono limitati al semplice trasferimento degli stati quantistici. È stata infatti documentata l'esecuzione congiunta di operazioni a due qubit tra i due processori e la creazione di stati di entanglement, anche in modo simultaneo su due canali adiacenti. La precisione media delle operazioni CZ inter-chip, ovvero le porte logiche quantistiche che collegano qubit situati su cristalli differenti, si è attestata al 94,75 per cento, con un picco massimo registrato del 96,42 per cento. Tali valori, seppur inferiori alla precisione del puro trasferimento dati, sono considerati significativi poiché comprendono diverse trasformazioni quantistiche supplementari necessarie per completare l'operazione logica.

Un aspetto rilevante per la futura applicazione industriale riguarda la robustezza fisica dell'infrastruttura. Tutti e quattro i collegamenti hanno mantenuto la loro piena operatività dopo essere stati sottoposti a tre cicli completi di riscaldamento e raffreddamento, senza che si verificassero interruzioni o degradi nei contatti. Questa stabilità conferma l'efficacia dei connettori L-coupler, presentati in contemporanea con i processori Nighthawk, nella loro funzione di collegare processori indipendenti mantenendo l'integrità dei dati.

La riuscita dell'esperimento fornisce una prova concreta della scalabilità dei sistemi di calcolo quantistico. La modularità permette di aumentare le prestazioni e la resistenza ai guasti, facilitando l'implementazione di algoritmi complessi e di codici per la correzione degli errori. L'azienda ha già predisposto rack criogenici standardizzati per ospitare queste configurazioni e punta alla creazione di Starling, il primo supercomputer quantistico modulare destinato ad avere un valore pratico operativo. IBM ha confermato che il percorso tecnologico attuale permette di mantenere l'obiettivo di rendere disponibile tale sistema entro il 2029, dimostrando che i dati quantistici possono essere trasmessi con successo tra unità adiacenti e oltre.