Nel corso della Quantum Developer Conference di metà novembre, IBM ha rivelato progressi fondamentali nel suo percorso sia verso il vantaggio quantistico entro la fine del 2026 sia verso il computing quantistico fault-tolerant entro il 2029.

Si comincia con IBM Quantum Nighthawk, il processore quantistico finora più avanzato di IBM e progettato con un'architettura che completa il software quantistico ad alte prestazioni con l’obiettivo di raggiungere il vantaggio quantistico entro un anno: il momento in cui un computer quantistico potrà risolvere un problema meglio di tutti i metodi classici.

La previsione è che IBM Quantum Nighthawk sarà rilasciato entro la fine del 2025, con caratteristiche quali: 120 qubit collegati con 218 accoppiatori sintonizzabili (tunable couplers) di nuova generazione ai loro quattro vicini più prossimi in una griglia quadrata, che garantiscono un aumento di oltre il 20% di collegamenti rispetto a IBM Quantum Heron; questa maggiore connettività dei qubit consentirà agli utenti di eseguire circuiti con il 30% in più di complessità rispetto al precedente processore di IBM, mantenendo bassi tassi di errore; inoltre, questa architettura consentirà agli utenti di analizzare problemi computazionalmente più impegnativi che richiedono fino a 5.000 porte a due qubit, le operazioni di accoppiamento che sono fondamentali per la computazione quantistica. Un problema del genere potrebbe essere quello di trovare l'energia dello stato fondamentale di una molecola per apprendere scoperte chiave sul suo funzionamento. 

IBM si aspetta che le future versioni di IBM Quantum Nighthawk abiliteranno l’esecuzione di fino a 7.500 porte entro la fine del 2026 e poi fino a 10.000 porte nel 2027. Entro il 2028, i sistemi basati su Nighthawk potrebbero supportare fino a 15.000 porte a due qubit abilitate da 1.000 o più qubit con collegamenti a lunga distanza, come dimostrato per la prima volta sui processori sperimentali di IBM lo scorso anno.

Inoltre, IBM prevede che i primi casi di vantaggio quantistico verificato saranno confermati entro fine 2026. Per garantire una validazione rigorosa, IBM e altri partner (Algorithmiq, Flatiron Institute e BlueQubit) stanno contribuendo a un tracker open-source guidato dalla community, che monitora e confronta sistematicamente le dimostrazioni emergenti di quantum advantage.
Attualmente, il tracker considera esperimenti su stima degli osservabili, algoritmi variazionali e problemi verificabili con metodi classici; nel prossimo anno IBM punta ad ampliarne l’utilizzo da parte della community.

Per ottenere un vantaggio quantistico concreto, gli sviluppatori devono controllare in profondità i circuiti quantistici e usare sistemi HPC per mitigare gli errori. IBM potenzia questi aspetti migliorando la precisione dei circuiti dinamici (+24% su processori >100 qubit) e introducendo un nuovo modello di esecuzione in Qiskit con C-API, che consente strategie di mitigazione degli errori accelerate da HPC e riduce il costo per ottenere risultati accurati di oltre 100 volte.

Poiché la community quantistica si sta fondendo con quella HPC, IBM introduce anche un’interfaccia C++ per Qiskit, permettendo programmazione quantistica nativa nei workflow HPC. Entro il 2027, Qiskit si arricchirà con librerie avanzate per machine learning, ottimizzazione, equazioni differenziali e simulazioni hamiltoniane, per affrontare sfide fisiche e chimiche sempre più complesse.

Non solo: IBM sta compiendo rapidi progressi verso la realizzazione, entro il 2029, del primo computer quantistico fault-tolerant su larga scala. Il processore sperimentale IBM Quantum Loon dimostra per la prima volta che l’azienda dispone di tutti i componenti fondamentali necessari per la correzione efficiente degli errori quantistici, inclusa una nuova architettura capace di scalare questi sistemi.

Loon integra innovazioni chiave come connessioni a lunga distanza sul chip tramite c-coupler multilivello e tecnologie per il reset dei qubit durante l’esecuzione. Parallelamente, IBM ha mostrato che è possibile decodificare errori in tempo reale, in meno di 480 nanosecondi, grazie ai codici qLDPC utilizzando hardware classico: un traguardo raggiunto con un anno di anticipo. Insieme, questi risultati segnano passi decisivi verso l’implementazione di sistemi quantistici realmente fault-tolerant basati su qubit superconduttori ad alta velocità e fedeltà.

Infine, IBM potenzia la produzione dei suoi processori quantistici trasferendo la realizzazione primaria dei wafer presso l’impianto avanzato dell’Albany NanoTech Complex di New York. Grazie alle tecnologie semiconduttori all’avanguardia della struttura, l’azienda ha già raddoppiato la velocità di ricerca e sviluppo, riducendo della metà i tempi di costruzione dei nuovi processori, ottenuto un aumento di dieci volte della complessità dei chip e avviato lo sviluppo parallelo di più progetti. IBM sta inoltre ampliando la propria pipeline di processori quantistici, così da accelerare la trasformazione dei wafer da 300 mm in chip completi, testati e pronti per essere installati nei sistemi.

“Ci sono molti elementi per rendere il calcolo quantistico utile al mondo. IBM è l'unica azienda posizionata per inventare e scalare rapidamente produzione, software, hardware e correzione degli errori per permettere lo sviluppo di applicazioni trasformative. Siamo entusiasti di annunciare oggi il raggiungimento di questi traguardi", commenta Jay Gambetta, Direttore di IBM Research e IBM Fellow.