Prima di procedere
Al CES 2026, IBM ha catturato l'attenzione di un vasto pubblico presentando una prospettiva affascinante sull'imminente avvento del calcolo quantistico. Secondo Borja Peropadre, ведущий алгоритмист IBM Quantum, quest'anno segnerà un punto di svolta cruciale, con l'emergere inequivocabile del cosiddetto "vantaggio quantistico" nel campo del calcolo. L'azienda prevede che nel 2026 si assisterà a una vera e propria alba delle tecnologie quantistiche, un'evoluzione che trasformerà radicalmente il panorama tecnologico attuale.
Il piano di IBM è ambizioso e ben definito. L'azienda ha già compiuto progressi significativi, raggiungendo la "utilità quantistica" nel 2023, come previsto. In collaborazione con ricercatori di Berkeley, IBM ha dimostrato che il processore quantistico a 127 qubit Eagle è in grado di eseguire algoritmi complessi con 3000 operazioni a due qubit, dimostrando per la prima volta l'utilità pratica del calcolo quantistico per risolvere problemi di rilevanza pratica, superando le capacità dei calcolatori classici.
Il prossimo obiettivo di IBM è dimostrare il "vantaggio quantistico" dei suoi calcolatori. Peropadre prevede che questo traguardo sarà raggiunto quest'anno, confermando le previsioni di un'era quantistica nel 2026. Successivamente, nel 2029, l'azienda punta a presentare il primo computer quantistico universale, tollerante agli errori e di valore pratico.
Secondo IBM, il raggiungimento del vantaggio quantistico dipende dalla combinazione di due fattori chiave: la separazione netta dai calcoli classici e la possibilità di verificare i risultati ottenuti dai calcoli quantistici. La "separazione quantistica" implica un vantaggio misurabile degli algoritmi quantistici rispetto ai migliori approcci classici in termini di velocità, precisione, profondità di simulazione o efficienza energetica. La "verifica", invece, garantisce l'accuratezza dei risultati, soprattutto in situazioni in cui i metodi classici non forniscono soluzioni precise.
È importante sottolineare che il progresso del calcolo quantistico non segnerà la fine del calcolo classico. Ci sarà sempre spazio per il miglioramento degli algoritmi classici. La competizione tra i due approcci stimolerà l'innovazione in entrambi i campi. In alcuni esperimenti, i sistemi quantistici di IBM hanno già dimostrato di superare gli algoritmi classici nella modellazione degli stati energetici dei sistemi molecolari. Tuttavia, IBM sottolinea che questa competizione continuerà, con lo sviluppo di metodi quantistici che porterà a modelli classici migliorati, creando nuove sfide e opportunità.
IBM ritiene che il vantaggio quantistico sarà inizialmente raggiunto in settori come la valutazione delle caratteristiche quantitative nella chimica quantistica e nella scienza dei materiali, l'ottimizzazione degli stati energetici dei sistemi (chimica quantistica) e la risoluzione di problemi che consentono la verifica classica, come la fattorizzazione computazionale (algoritmo di Shor), la modellazione di catene di Markov o schemi di test specializzati. Questi problemi sono facilmente verificabili, semplificando la dimostrazione del vantaggio quantistico.
Dal punto di vista dell'architettura hardware, IBM continua a potenziare le capacità di calcolo dei processori quantistici, misurando i progressi in base al numero di gate a due qubit disponibili, che determinano la profondità e la complessità degli algoritmi implementabili. Nel 2023, i sistemi quantistici di IBM potevano eseguire circa 3000 operazioni a due qubit, mentre nel 2025 questo numero è salito a 5000. Per il 2026, l'azienda prevede di raggiungere circa 7500 operazioni. Il processore Nighthawk a 120 qubit, con una topologia di connessione migliorata e un basso tasso di errore, è considerato un elemento chiave per ottenere vantaggi consistenti in applicazioni pratiche.
IBM riconosce anche l'importanza cruciale degli algoritmi e sta sviluppando un ecosistema di partner, inclusi progetti open source. L'azienda è consapevole che il raggiungimento dei risultati desiderati richiede un approccio collaborativo. Attualmente, ci sono pochi algoritmi di valore pratico per i computer quantistici, e qualsiasi contributo esterno è benvenuto.
