IBM, applicazioni pratiche e sistemi a oltre 4.000 qubit nella nuova Quantum Roadmap

Orchestrati da software, i nuovi processori modulari in rete combinano i punti di forza dell’elaborazione quantistica e tradizionale per raggiungere il Quantum Advantage nel breve periodo

Tecnologie

IBM estende la tabella di marcia per lo sviluppo di computer quantistici di grandi dimensioni. La nuova roadmap dettaglia i piani per le architetture modulari e il networking che permetteranno ai sistemi quantistici IBM di avere un numero maggiore di qubit, per arrivare fino a centinaia di migliaia. Per mettere a disposizione la velocità e la qualità necessarie per l’utilizzo pratico del quantum computing, IBM intende continuare a costruire un livello di orchestrazione software sempre più avanzato per distribuire in modo efficiente i carichi di lavoro e astrarre le complessità infrastrutturali.

Il lavoro di IBM per avviare l'era del calcolo quantistico applicato farà leva su tre pilastri: hardware quantistico robusto e scalabile; software quantistico all'avanguardia, per orchestrare e abilitare programmi quantistici accessibili e potenti; e un ampio ecosistema globale di organizzazioni e comunità.

IBM, ricorda una nota, ha originariamente annunciato la sua roadmap quantistica nel 2020. Da allora, l'azienda ha raggiunto ciascuno degli obiettivi previsti. Tra questi IBM Eagle, un processore a 127 qubit con circuiti quantistici che non possono essere simulati in modo affidabile su un computer classico, e la cui architettura ha posto le basi per i processori con sempre più qubit. Rispetto a un esperimento del 2017, IBM ha fornito un'accelerazione di 120 volte superiore nella capacità di simulare una molecola introducendo Qiskit Runtime, il modello di programmazione e il servizio di calcolo quantistico containerizzato di IBM. Nel corso di quest'anno, IBM prevede di continuare a raggiungere gli obiettivi precedentemente stabiliti sulla sua tabella di marcia e di svelare il suo processore a 433 qubit, IBM Osprey.

Nel 2023, IBM progredirà nei suoi obiettivi per costruire un'esperienza di sviluppo friction-less con Qiskit Runtime e workflow costruiti proprio nel cloud, per portare un approccio serverless nello stack software quantistico di base e dare agli sviluppatori semplicità e flessibilità avanzate. Questo approccio serverless segnerà anche un passo critico nel raggiungimento della distribuzione intelligente ed efficiente dei problemi attraverso sistemi quantistici e classici. Sul fronte dell'hardware, IBM intende introdurre IBM Condor, il primo processore quantistico universale al mondo con oltre 1.000 qubit.

Nel dettaglio, la nuova roadmap IBM punta su tre livelli di scalabilità per i suoi processori quantistici. Il primo coinvolge le funzionalità di building per comunicare in modo classico e parallelizzare le operazioni su più processori. Questo aprirà la strada a una serie più ampia di tecniche necessarie per i sistemi quantistici pratici, come tecniche migliorate di mitigazione degli errori e l'orchestrazione intelligente del carico di lavoro, combinando le risorse di calcolo classico con processori quantistici che potranno estendersi nelle dimensioni.

Il passo successivo nell’offrire un'architettura scalabile comporta la distribuzione di accoppiatori a corto raggio, a livello di chip. Questi accoppiatori collegheranno strettamente più chip insieme per formare un processore singolo e più grande e introdurranno una modularità che è fondamentale per la scalabilità.

Il terzo componente per raggiungere la vera scalabilità riguarda i collegamenti per la comunicazione quantistica tra i processori quantistici. Per farlo, IBM propone di impiegare questi collegamenti per realizzare cluster dando luogo ad un sistema quantistico di maggiori dimensioni.

Queste tre tecniche di scalabilità, conclude la nota, saranno tutte utilizzate da IBM per raggiungere nel 2025 l’obiettivo di un processore di oltre 4.000 qubit, costruito con più cluster di processori modulari.

"La nostra nuova roadmap mostra come intendiamo raggiungere la scalabilità, la qualità e la velocità di calcolo necessarie per tradurre in realtà la promessa della tecnologia quantistica. Combinando processori quantistici modulari con l'infrastruttura classica, orchestrata da Qiskit Runtime, stiamo sviluppando una piattaforma che permetterà agli utenti di costruire facilmente calcoli quantistici nei loro workflow e quindi affrontare alcune delle sfide più importanti del nostro tempo", commenta Jay Gambetta, VP di Quantum Computing e IBM Fellow.

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