Dopo Google e Microsoft, ora anche Amazon Web Services (AWS) entra nel mondo della quantistica. E lo fa con Ocelot, il suo primo chip quantistico, che promette di ridurre i costi della correzione degli errori quantistici fino al 90% rispetto agli approcci attuali. Sviluppato dal team dell’AWS Center for Quantum Computing presso il California Institute of Technology, Ocelot rappresenta un passo fondamentale verso la realizzazione di computer quantistici tolleranti agli errori, in grado di affrontare problemi scientifici e commerciali impossibili per i computer convenzionali.
Ocelot, il nuovo chip progettato per la correzione degli errori
Come abbiamo visto con Willow di Google e Majorana-1 di Microsoft, l’obiettivo principale di questi chip è assicurare lo sviluppo di computer quantistici affidabili. Un’impresa non da poco, considerando che si tratta di dispositivi estremamente sensibili all’ambiente circostante. Vibrazioni, calore, interferenze elettromagnetiche e persino raggi cosmici possono infatti alterare lo stato quantico dei qubit, compromettendo i calcoli.
Per risolvere questo problema, oggi i computer quantistici si avvalgono della correzione degli errori quantistici, che impiega “codifiche speciali di informazioni quantistiche su più qubit, sotto forma di qubit “logici”, per proteggere tali informazioni dall’ambiente […] Purtroppo, dato l’enorme numero di qubit necessari per ottenere risultati accurati, le attuali strategie di correzione degli errori comportano costi elevati e, di conseguenza, risultano proibitive“, precisa l’azienda.
E qui entra in gioco la soluzione promossa da Ocelot, un chip progettato con la correzione degli errori “integrata”. “Non abbiamo preso un’architettura esistente per poi cercare di incorporare la correzione degli errori in un secondo momento. Abbiamo selezionato il qubit e l’architettura con la correzione dell’errore quantistico come requisito principale. Crediamo che se vogliamo realizzare computer quantistici pratici, la correzione degli errori quantistici debba venire prima di tutto“, dice Oskar Painter, direttore di Quantum Hardware di AWS.
L’innovazione dei cat qubit
Composto da due microchip in silicio sovrapposti e collegati elettricamente, Ocelot è costituito da 14 componenti principali: cinque circuiti buffer per la stabilizzazione, quattro qubit aggiuntivi per la rilevazione degli errori.
E ben cinque cat qubit per l’elaborazione. Principale innovazione di Ocelot sono infatti i cosiddetti “cat qubit”. Ispirati al paradosso del gatto di Schrödinger, questi qubit riducono intrinsecamente alcuni tipi di errori, abbassando il numero di risorse necessarie per la correzione. Con questo approccio, Ocelot potrebbe ridurre fino a un decimo le risorse necessarie rispetto alle tecniche standard, accelerando lo sviluppo di computer quantistici praticabili.
“Grazie a questa tecnologia, per la prima volta i ricercatori di AWS hanno unito con successo la tecnologia “cat qubit” con componenti supplementari di correzione degli errori quantistici su un microchip, che può essere prodotto su larga scala, utilizzando processi presi in prestito dall’industria microelettronica consolidata“, riferisce l’azienda.
Il futuro del calcolo quantistico secondo AWS
Al momento Ocelot è solo un prototipo di chip quantistico, ma AWS continua a investire nella ricerca per perfezionare questa tecnologia. Come avvenuto con lo sviluppo dei chip Graviton per il cloud computing, AWS punta a migliorare progressivamente l’architettura di Ocelot attraverso continui cicli di innovazione.
“Siamo solo all’inizio e crediamo di avere ancora molte fasi di scalabilità da attraversare“, ha detto Painter. “È un problema molto difficile da affrontare e dovremo continuare a investire nella ricerca di base, rimanendo in contatto e imparando dall’importante lavoro svolto nel mondo accademico. In questo momento, il nostro obiettivo è proseguire nell’innovazione in tutti gli aspetti del calcolo quantistico, valutare se stiamo impiegando l’architettura giusta e integrare queste conoscenze nelle nostre pratiche ingegneristiche“.
