IBM ha completato l’acquisizione di HRL Laboratories, storico centro statunitense di ricerca e sviluppo con competenze che spaziano dai semiconduttori ai materiali avanzati, dalle comunicazioni alla sensoristica, fino al calcolo quantistico. L’operazione, annunciata come accordo definitivo il 23 luglio e conclusa il 26 agosto 2026, punta soprattutto a integrare l’esperienza di HRL nei qubit di spin realizzati in silicio con il programma di IBM basato sui qubit superconduttivi.
L’acquisizione porta così sotto il controllo di IBM un laboratorio con quasi ottant’anni di storia, nato all’interno dell’impero industriale di Howard Hughes e legato ad alcuni passaggi fondamentali dell’elettronica moderna. Il contributo più conosciuto è la realizzazione, nel 1960, del primo laser funzionante, ma il lavoro di HRL ha interessato anche transistor, fibre ottiche, propulsione ionica, sistemi di navigazione autonoma, robotica distribuita, materiali ultraleggeri e dispositivi neuromorfici.
I termini finanziari dell’operazione non sono stati resi pubblici. Boeing e General Motors, precedenti proprietari di HRL, continueranno a collaborare con IBM e con il laboratorio nello sviluppo di applicazioni quantistiche e tecnologie avanzate.
Due differenti famiglie di qubit sotto lo stesso tetto
Il valore strategico dell’acquisizione risiede innanzitutto nella complementarità tra due approcci al calcolo quantistico.
IBM ha costruito finora la propria piattaforma attorno ai qubit superconduttivi, circuiti elettronici realizzati con materiali che, a temperature estremamente basse, perdono la resistenza elettrica e possono manifestare comportamenti quantistici controllabili. È una tecnologia sulla quale l’azienda ha accumulato esperienza nella progettazione dei processori, nei sistemi criogenici, nell’elettronica di controllo, nel software e nelle tecniche di correzione degli errori.
HRL si è invece specializzata nei qubit di spin in silicio. In questo caso l’informazione quantistica viene codificata nello spin di singoli elettroni, confinati all’interno di strutture nanometriche chiamate punti quantici. Lo spin può essere immaginato, con una semplificazione, come una proprietà magnetica dell’elettrone che può assumere e combinare stati differenti secondo le regole della meccanica quantistica.
L’interesse industriale per questa soluzione deriva in parte dal materiale utilizzato. Il silicio è alla base dell’industria mondiale dei semiconduttori e dispone di processi di fabbricazione sviluppati in decenni di produzione su larga scala. Ciò non significa che un processore quantistico possa essere costruito semplicemente adattando una normale linea produttiva per microchip: i requisiti di purezza, precisione, controllo e funzionamento criogenico restano estremamente impegnativi. Esiste però la possibilità, ancora da dimostrare pienamente su larga scala, di sfruttare una parte delle competenze e delle infrastrutture già maturate nell’elettronica convenzionale.
IBM non sta quindi sostituendo i qubit superconduttivi con quelli di spin. L’operazione suggerisce piuttosto una strategia nella quale diverse modalità quantistiche possono essere sviluppate in parallelo, condividendo conoscenze su fabbricazione, controllo, materiali, packaging e collegamenti tra i componenti.
Il processore di HRL con 56 punti quantici e 18 qubit
Uno dei risultati più recenti citati a sostegno dell’acquisizione è un’unità di elaborazione quantistica in silicio, controllata digitalmente, composta da 56 punti quantici utilizzati per realizzare 18 qubit.
Il risultato indica un tentativo di affrontare uno dei problemi centrali dei qubit di spin: passare da esperimenti con pochi elementi a strutture più grandi, nelle quali controllo, lettura e collegamento dei qubit possano essere gestiti con procedure ripetibili. In un computer quantistico non è infatti sufficiente aumentare il numero nominale di qubit. Occorre anche mantenerne bassa la rumorosità, controllare con precisione le operazioni e limitare gli errori che si accumulano durante i calcoli.
Il lavoro è stato divulgato attraverso un preprint scientifico e rappresenta un progresso di ricerca, non un processore quantistico commerciale già pronto per impieghi produttivi. Resta da verificare come l’architettura possa crescere mantenendo livelli adeguati di fedeltà, uniformità e stabilità e come possa essere integrata con tutti i sistemi necessari per realizzare una macchina completa.
L’acquisizione permette comunque a IBM di accedere non soltanto al progetto dei qubit, ma anche alle competenze che circondano il processore: materiali quantistici, criogenia, sensoristica, elettronica di controllo, packaging e interconnessioni. Sono componenti meno visibili del numero di qubit, ma decisivi per trasformare un dispositivo di laboratorio in un sistema utilizzabile.
Dal primo laser ai transistor che hanno alimentato l’era digitale
HRL affonda le proprie radici nella Hughes Aircraft Company, fondata da Howard Hughes e conosciuta inizialmente soprattutto per le attività aeronautiche. Tra i programmi più celebri figurava l’H-4 Hercules, soprannominato Spruce Goose, l’aereo che mantenne fino al 2019 il primato mondiale per l’apertura alare.
Nel 1948 Hughes avviò gli Hughes Research and Development Laboratories, orientando una parte crescente della ricerca verso elettronica, radar, trasmettitori a microonde e ricevitori maser. Il maser amplifica le microonde attraverso l’emissione stimolata di radiazione, applicando un principio fisico teorizzato da Albert Einstein nel 1917.
Il passo successivo fu trasferire quel principio alle frequenze della luce. Nel 1960 i ricercatori di Hughes Theodore Maiman, Irnee D’Haenens e Charles Asawa costruirono il primo laser funzionante, dimostrando sperimentalmente la possibilità di produrre un fascio coerente mediante emissione stimolata. Da quell’esperimento sarebbe nata una tecnologia oggi presente nelle telecomunicazioni, nella medicina, nella ricerca scientifica, nella manifattura, nei sistemi di misura, nei prodotti elettronici e nelle applicazioni militari.
Il laser non fu un episodio isolato. Nel 1965 il ricercatore Robert Bower introdusse un procedimento basato sulla porta autoallineata per fabbricare transistor a effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore. Questa tecnica ha contribuito allo sviluppo dei circuiti integrati e alla possibilità di collocare quantità sempre maggiori di transistor all’interno dei chip.
Nel 1969 il laboratorio presentò inoltre una valvola ottica a cristalli liquidi destinata ai display di grandi dimensioni. Negli anni Settanta lavorò su fibre ottiche personalizzate e circuiti ottici integrati, mentre le ricerche sulla propulsione ionica, avviate già negli anni Sessanta, contribuirono a un prototipo collegato al primo motore ionico impiegato su un satellite nel 1997.
Intelligenza artificiale, robotica e materiali ultraleggeri
Una parte della storia di HRL anticipa temi diventati centrali soltanto molti anni dopo. Nel 1984 il laboratorio sviluppò il software utilizzato per la navigazione autonoma su terreni extraurbani dell’Autonomous Land Vehicle della DARPA. Il progetto rappresentò uno dei primi tentativi di consentire a un veicolo di interpretare l’ambiente e muoversi senza un conducente umano.
All’inizio degli anni Duemila, attraverso il Pheromone Robotics Project, HRL studiò forme di robotica a sciame. L’obiettivo era coordinare numerosi piccoli robot in modo che potessero agire collettivamente in attività come sorveglianza, ricognizione, rilevamento dei pericoli e ricerca dei percorsi. Il concetto riprende il comportamento di insetti sociali, nei quali azioni locali relativamente semplici producono un risultato organizzato a livello di gruppo.
Nel 2011 HRL presentò microreticoli metallici ultraleggeri, strutture composte in gran parte da spazio vuoto ma capaci di offrire proprietà meccaniche utili. Tra le applicazioni ipotizzate figurano assorbitori d’urto, strutture capaci di trasferire calore e componenti per l’accumulo di energia. Anche in questo caso, il passaggio dal materiale sperimentale all’impiego industriale dipende da costi, ripetibilità produttiva e integrazione nei prodotti finali.
Un anno più tardi il laboratorio annunciò una matrice funzionante di memristori collocata sopra un circuito CMOS convenzionale. I memristori sono componenti in grado di conservare memoria del proprio stato elettrico e possono essere utilizzati per avvicinare elaborazione e memorizzazione dei dati. Questa caratteristica li rende interessanti per i sistemi neuromorfici, progettati per riprodurre alcuni principi di funzionamento delle sinapsi biologiche.
Più recentemente, HRL ha lavorato anche su sensori di immagine curvi, compresi dispositivi per l’infrarosso. La curvatura consente di avvicinare la geometria del sensore a quella dell’occhio umano, con la possibilità di ridurre la complessità delle ottiche e le dimensioni delle fotocamere.
Dopo l’acquisizione di Hughes Aircraft da parte di General Motors nel 1985, il centro di ricerca fu trasformato nel 1997 in HRL Laboratories. Boeing ne acquisì una partecipazione nel 2000. Da allora, secondo i dati riportati nella documentazione aziendale, il laboratorio ha pubblicato oltre 1.100 brevetti, continuando a lavorare soprattutto per i settori aerospaziale, automobilistico e della difesa.
Il ruolo di HRL nella roadmap quantistica di IBM
IBM considera l’integrazione di HRL un modo per rafforzare l’intera catena tecnologica del proprio programma quantistico. L’azienda continua a sviluppare processori superconduttivi e sistemi di correzione degli errori, ma può ora affiancare a questa attività una competenza interna sui dispositivi in silicio.
La roadmap indicata da IBM prevede per il 2029 IBM Quantum Starling, un computer quantistico tollerante agli errori che, nelle intenzioni dell’azienda, dovrebbe eseguire 100 milioni di operazioni quantistiche. Per la metà degli anni Trenta è poi previsto Blue Jay, sistema di generazione successiva con capacità superiori.
Questi obiettivi devono essere interpretati come traguardi programmatici, non come prestazioni già disponibili. La costruzione di un computer quantistico tollerante agli errori richiede qubit fisici sufficientemente affidabili e sofisticati codici di correzione, attraverso i quali più qubit fisici vengono impiegati per ottenere qubit logici più stabili. Servono inoltre sistemi di controllo in grado di gestire una macchina molto più complessa senza produrre una quantità di calore o di cablaggi incompatibile con le temperature criogeniche necessarie al funzionamento.
Le competenze di HRL potrebbero aiutare IBM proprio in questi livelli intermedi: fabbricazione dei dispositivi, collegamenti elettrici, miniaturizzazione dell’elettronica di controllo, packaging e gestione dei materiali. L’operazione potrebbe quindi avere effetti sulla piattaforma superconduttiva anche se i qubit di spin non dovessero diventare, nel breve periodo, l’architettura principale dell’azienda.
La manifattura diventa una parte della competizione quantistica
L’acquisizione si inserisce anche negli investimenti di IBM nella produzione di hardware quantistico. Il comunicato indica possibili collaborazioni tra HRL e Anderon, descritta come la fonderia pure-play di IBM dedicata ai wafer quantistici. L’obiettivo dichiarato è studiare processi produttivi scalabili e accelerare i cicli di apprendimento tra diverse tecnologie quantistiche.
La fabbricazione è destinata a diventare un terreno competitivo sempre più importante. Finora l’attenzione pubblica si è concentrata soprattutto sul numero di qubit e sulle prestazioni dei singoli processori. Per arrivare a macchine affidabili e riproducibili occorre però controllare l’intero percorso industriale: qualità dei wafer, uniformità dei dispositivi, resa produttiva, connessioni, sistemi criogenici, calibrazione e manutenzione.
Integrare un centro come HRL può offrire a IBM un vantaggio nella capacità di sperimentare rapidamente materiali e architetture differenti. Può inoltre ridurre la dipendenza da competenze esterne in passaggi delicati della produzione. Il beneficio effettivo dipenderà tuttavia dalla capacità di collegare la cultura di un laboratorio di ricerca, abituato a esplorare tecnologie con orizzonti lunghi, con le esigenze di una piattaforma industriale che deve fornire risultati misurabili e progressivamente utilizzabili dai clienti.
Una strategia multimodale, con diverse incognite
La scelta di acquisire HRL suggerisce che IBM non voglia legare l’intero futuro del proprio hardware quantistico a una sola famiglia di qubit. È un approccio prudente in un settore nel quale non è ancora emersa un’architettura vincente per la costruzione di sistemi tolleranti agli errori su vasta scala.
I qubit superconduttivi dispongono di un ecosistema relativamente maturo e consentono operazioni molto rapide, ma richiedono apparati criogenici complessi e affrontano problemi di coerenza, cablaggio e scalabilità. I qubit di spin in silicio promettono dispositivi estremamente piccoli e una maggiore vicinanza ai processi dei semiconduttori, ma devono ancora dimostrare di poter essere prodotti e controllati in grandi quantità con caratteristiche sufficientemente uniformi.
La capacità di lavorare su entrambi gli approcci potrebbe permettere a IBM di trasferire soluzioni da una piattaforma all’altra oppure, nel lungo periodo, di sviluppare sistemi ibridi. Quest’ultima resta però una possibilità teorica: il comunicato non annuncia una macchina che combini già qubit superconduttivi e qubit di spin, né stabilisce quando la tecnologia di HRL sarà resa disponibile agli utenti dei servizi IBM Quantum.
L’operazione aumenta anche la pressione competitiva su aziende quantistiche specializzate e gruppi industriali impegnati in architetture alternative, dai qubit a ioni intrappolati agli atomi neutri, dalla fotonica ai diversi dispositivi in silicio. La competizione non riguarderà soltanto quale qubit offra le migliori prestazioni in laboratorio, ma quale organizzazione riesca a trasformare la ricerca in una filiera completa, dotata di produzione, correzione degli errori, software e applicazioni realmente utili.
Un’acquisizione che vale soprattutto per il lungo periodo
Nel breve termine, l’acquisizione di HRL non modifica automaticamente le capacità dei computer quantistici accessibili alle imprese. Non elimina i problemi di errore, non rende immediatamente disponibili processori di spin su larga scala e non garantisce che IBM possa rispettare tutte le tappe della propria roadmap.
Il valore dell’operazione è soprattutto nella combinazione tra ricerca fondamentale e capacità industriale. HRL porta una tradizione nella trasformazione di fenomeni fisici in dispositivi sperimentali; IBM dispone di infrastrutture, software, servizi cloud e di una base internazionale di aziende e istituzioni impegnate nello studio delle applicazioni quantistiche.
La storia del laboratorio invita al tempo stesso alla prudenza e all’attenzione. Il primo laser era un dispositivo di ricerca prima di diventare una tecnologia presente nella vita quotidiana. Non tutte le invenzioni seguono però lo stesso percorso, e nel calcolo quantistico restano aperti ostacoli scientifici e produttivi considerevoli.
La riuscita dell’acquisizione si misurerà quindi meno sulla quantità di brevetti trasferiti e più sulla capacità di ottenere qubit migliori, processi di fabbricazione ripetibili e sistemi realmente scalabili. IBM ha aggiunto al proprio programma uno dei laboratori più longevi e multidisciplinari dell’industria statunitense. Ora dovrà dimostrare che due tradizioni tecnologiche differenti possono convergere in progressi concreti verso il computer quantistico tollerante agli errori.
