In arrivo i computer quantistici di Ibm: risolveranno problemi

Ibm ha annunciato la realizzazione dei sistemi informatici quantistici universali Ibm Q, che saranno offerti attraverso la sua piattaforma cloud. Mentre le tecnologie che operano attualmente sui computer tradizionali, come la stessa Watson di Ibm, possono aiutare a estrarre informazioni e modelli nascosti in grandi quantità di dati esistenti, i computer quantistici daranno soluzioni a problemi importanti per i quali non è possibile individuare dei modelli, perché i dati non esistono e le possibilità da esplorare per arrivare alla risposta sono di superiori a quelle elaborabili dai classici computer.

I computer quantistici di Ibm potrebbero essere utilizzati per varie applicazioni.

  • Scoperta di farmaci e materiali: chiarire la complessità delle interazioni molecolari e chimiche per scoprire nuovi farmaci e materiali;
  • Supply chain e logistica: trovare il percorso ottimale attraverso i sistemi globali per implementare sistemi di logistica e supply chain ultra-efficienti, ottimizzando ad esempio le operazioni della flotta per le consegne durante i periodi di festività importanti;
  • Servizi finanziari: trovare nuovi modi per modellare i dati finanziari e isolare i principali fattori di rischio a livello globale per effettuare investimenti migliori;
  • Intelligenza artificiale: creare elementi di intelligenza artificiale potenziati quali ad esempio il machine learning quando gli insiemi di dati possono diventare troppo grandi, come la ricerca per immagini o video;
  • Sicurezza del cloud: rendere il cloud computing più sicuro, utilizzando le leggi della fisica quantistica per migliorare la sicurezza dei dati.

Fare esperimenti

Con la Quantum Experience Ibm permette a chiunque di connettersi al processore quantistico attraverso il Cloud Ibm per eseguire algoritmi ed esperimenti, lavorare con singoli bit quantistici ed esplorare tutorial e simulazioni di tutto ciò che potrebbe essere possibile fare con il quantum computing.

Ibm ha anche annunciato il rilascio di una nuova API (Application Program Interface) che permette agli sviluppatori e ai programmatori di iniziare a sviluppare interfacce tra l'attuale computer quantistico in modalità cloud con processore a 5 quantum bit (qubit) e i computer classici, senza necessità di disporre di un background approfondito in fisica quantistica.

A varo anche lancio di un simulatore aggiornato su Quantum Experience, in grado di modellare i circuiti  fino a 20 qubit. Nella prima metà del 2017, IBM prevede di distribuire un SDK (Software Development Kit) completo su Quantum Experience per permettere agli utenti di creare semplici applicazioni e programmi software quantistici.

Come ha dichiarato Arvind Krishna, senior vice president di Hybrid Cloud e director di IBM Research in una nota, «Dopo Watson e Blockchain, crediamo che il quantum computing offrirà una nuova potente serie di servizi disponibili tramite la piattaforma Ibm Cloud e che abbia il potenziale per diventare la prossima grande tecnologia che guiderà una nuova era di innovazione in tutti i settori industriali».

Estensione del dominio di applicazione

Ibm intende sviluppare sistemi Ibm Q per espandere il dominio di applicazione dei computer quantistici. Una metrica chiave sarà la potenza del computer quantistico espressa dal "volume quantistico", che comprende il numero di qubit, la qualità delle operazioni quantistiche, la connettività qubit e il parallelismo.

Come primo passo per accrescere il volume quantistico, Ibm intende realizzare sistemi Ibm Q con ~50 qubit nei prossimi anni, per dimostrare le superiori capacità  rispetto ai sistemi classici odierni, e prevede di collaborare con partner chiave del settore industriale allo sviluppo di applicazioni che sfruttino l'aumento di velocità quantistica dei sistemi.

I sistemi Ibm Q saranno progettati per affrontare i problemi che attualmente sono considerati di natura troppo complessa ed esponenziale per essere gestiti dai sistemi informatici classici. Una delle prime e più promettenti applicazioni del quantum computing sarà nel campo della chimica. Per una molecola semplice come la caffeina, il numero degli stati quantistici delle molecole può essere incredibilmente ampio, così ampio che tutta la memoria e potenza computazionale disponibile che gli scienziati potrebbero costruire non sarebbe capace di gestire il problema.

Gli scienziati di IBM hanno sviluppato tecniche per esplorare in modo efficiente la simulazione di problemi di chimica su hardware quantistici e sono in corso dimostrazioni sperimentali di varie molecole. In futuro, l'obiettivo sarà quello di modellare molecole ancora più complesse e tentare di predire le proprietà chimiche con una precisione superiore a quella possibile con i computer tradizionali.

Il piano d'azione di Ibm per la scalabilità nell’uso pratico dei computer quantistici si basa su un approccio olistico nell'avanzamento tecnologico di tutte le parti del sistema. Ibm sfrutterà la sua profonda esperienza nei qubit a superconduttori, nell'integrazione di sistemi complessi ad alte prestazioni dalla scalabilità dei processi di nanofabbricazione dell’industria dei semiconduttori per far progredire le capacità quantistiche dei sistemi. Inoltre, l’ambiente e gli strumenti software sviluppati si avvarranno dei migliori matematici, di informatici, di ingegneri sviluppatori software e hardware dei sistemi IBM a livello mondiale.

Ecosistema Q

Dal suo lancio, meno di un anno fa, circa 40.000 utenti hanno eseguito più di 275.000 esperimenti su IBM Quantum Experience. È diventato uno strumento di sperimentazione importante per gli scienziati di oltre 100 Paesi e, ad oggi, sono stati pubblicati da terze parti 15 documenti di ricerca su arXiv e altri cinque su celebri riviste basati su esperimenti eseguiti su Quantum Experience.

IBM ha collaborato con enti accademici, come il MIT e l'Institute for Quantum Computing presso l'Università di Waterloo, la École polytechnique fèdèrale de Lausanne per offrire la IBM Quantum Experience come strumento formativo per gli studenti. In collaborazione con la European Physical Society, il laboratorio IBM Research a Zurigo ha recentemente ospitato studenti per un workshop della durata di una giornata, per apprendere le modalità di sperimentazione con i qubit usando la soluzione IBM Quantum Experience.

Oltre a lavorare con sviluppatori e università, IBM collabora con partner industriali per esplorare le potenziali applicazioni dei computer quantistici. Qualsiasi organizzazione interessata a collaborare nell'esplorazione delle applicazioni quantistiche può presentare domanda di adesione all'IBM Research Frontiers Institute, un consorzio che sviluppa e condivide un portafoglio di tecnologie informatiche innovative e ne valuta le implicazioni commerciali. Tra i soci fondatori del Frontiers Institute figurano Samsung, JSR, Honda, Canon, Hitachi Metals e Nagase.

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