Il cammino verso il vantaggio quantistico—quel momento epocale in cui un computer quantistico risolverà un problema pratico in modo più rapido ed efficiente di qualsiasi supercomputer classico—è lastricato di sfide ingegneristiche e fisiche. IBM, uno dei pionieri del settore, ha recentemente annunciato passi da gigante in questa direzione, svelando due nuovi processori, Nighthawk e Loon, che fungono da pilastri portanti per la sua ambiziosa roadmap destinata a ridefinire i limiti del calcolo. L’azienda sta puntando a dimostrare il Vantaggio Quantistico entro la fine del 2026 e a raggiungere il traguardo del Calcolo Quantistico a Tolleranza d’Errore (FTQC) entro il 2029.
Il processore IBM Quantum Nighthawk rappresenta il cavallo di battaglia dell’azienda per il prossimo futuro, progettato specificamente per affrontare problemi sempre più complessi che i sistemi classici faticano a gestire. Con i suoi 120 qubit superconduttori, Nighthawk non si limita ad aumentare il numero di unità di calcolo, ma eleva significativamente la loro connettività. Il processore vanta 218 accoppiatori regolabili (tunable couplers), un incremento di oltre il venti per cento rispetto al suo predecessore, Heron. Questa maggiore interconnessione, unita a un’architettura a lattice quadrato, è cruciale. Essa consente agli utenti di eseguire circuiti quantistici con una complessità superiore del trenta per cento rispetto alle generazioni precedenti, pur mantenendo bassi tassi di errore. In termini operativi, Nighthawk è in grado di supportare fino a cinquemila two-qubit gates, le operazioni fondamentali di entanglement che conferiscono ai sistemi quantistici la loro potenza intrinseca. La consegna di Nighthawk agli utenti della piattaforma IBM Quantum è attesa entro la fine del 2025, ponendolo al centro delle applicazioni in settori come la chimica computazionale e l’ottimizzazione logistica.
Se Nighthawk è focalizzato sul presente, il processore sperimentale IBM Quantum Loon è interamente dedicato al futuro e al raggiungimento del calcolo a tolleranza d’errore. La natura stessa dei qubit li rende estremamente fragili e soggetti a decoerenza, ovvero alla perdita rapida delle loro preziose informazioni quantistiche a causa di disturbi ambientali. Superare questo ostacolo significa non solo aumentare la quantità di qubit, ma soprattutto implementare sistemi robusti di correzione degli errori quantistici. Loon funge da vetrina tecnologica per tutti gli elementi hardware chiave necessari per l’FTQC. La sua architettura è più complessa, introducendo strati di routing a bassa perdita e c-couplers (accoppiatori a lunga distanza) che permettono connessioni tra qubit fisicamente distanti su un singolo chip. Questo design è essenziale per costruire i codice di correzione dell’errore quantistico (qLDPC), che richiedono la connessione di molti qubit fisici per codificare un singolo qubit logico “immune all’errore”.
A sostegno di questi sviluppi hardware, IBM ha anche annunciato progressi significativi sul fronte della produzione e del software. L’azienda ha spostato la fabbricazione dei wafer quantistici su una struttura avanzata da 300 millimetri presso l’Albany NanoTech Complex, una transizione che ha permesso di raddoppiare la velocità di sviluppo e di aumentare di ben dieci volte la complessità fisica dei chip quantistici. Parallelamente, nel campo della correzione degli errori, IBM ha raggiunto in anticipo di un anno l’obiettivo di una decodifica efficiente degli errori quantistici con un’accelerazione di dieci volte rispetto agli approcci attuali, un successo tecnico che contribuisce direttamente alla fattibilità di Loon e dei futuri sistemi tolleranti all’errore. Questi progressi combinati—processori più potenti, connettività migliorata, metodi di correzione degli errori più rapidi e processi di produzione più veloci—delineano con chiarezza la determinazione di IBM a non solo raggiungere, ma a guidare, la rivoluzione del calcolo quantistico.