IBM ha completato con successo il collegamento e il raffreddamento di due moduli criogenici in un unico ambiente operativo. La nuova architettura è stata progettata per evolvere verso un sistema modulare, condiviso e ultra-freddo, capace di collegare centinaia di chip quantistici e dare vita a computer quantistici più potenti, in grado di affrontare problemi di elevata complessità.

L’implementazione di questa architettura rappresenta una tappa fondamentale nel percorso verso IBM Quantum Starling, il sistema previsto per il 2029 che punta a diventare il primo computer quantistico fault-tolerant al mondo, integrando innovazioni nei campi della correzione degli errori, della progettazione dei processori, dei sistemi di decodifica e dell’ingegneria dei sistemi.

I primi due moduli operativi, combinati, superano i 2,4 metri sia in altezza sia in larghezza. I test iniziali hanno dimostrato la capacità del sistema di raffreddarsi congiuntamente fino a 4 Kelvin, la temperatura dell’elio liquido, in meno di cinque giorni, per poi raggiungere una temperatura finale inferiore a 15 millikelvin poco dopo. Ciascun modulo dispone inoltre di una camera a vuoto che offre fino a dodici volte più spazio per il cablaggio rispetto ai sistemi quantistici IBM oggi più diffusi, consentendo un numero significativamente maggiore di connessioni tra chip, sia all’interno dello stesso modulo sia tra i diversi moduli.

Fonte: immagine fornita da agenzia

Il nuovo design, caratterizzato da una struttura modulare a forma di box, consente ai moduli di essere collegati in sequenza ravvicinata e di utilizzare lo spazio aggiuntivo per connettere direttamente i processori quantistici attraverso la tecnologia proprietaria IBM L-coupler. Gli L-coupler permettono a chip quantistici distinti di condividere informazioni, comunicare tra loro e operare come parte integrante di un unico computer quantistico di dimensioni maggiori.

Secondo la roadmap quantistica di IBM, entro il 2027 la tecnologia L-coupler verrà utilizzata per collegare più processori in un sistema quantistico con almeno 1.000 qubit programmabili, ossia qubit direttamente utilizzabili per eseguire le elaborazioni. Con questo obiettivo, IBM installerà entro la fine dell’anno nei nuovi moduli criogenici i processori IBM Quantum Nighthawk, per ampliare le attività di test e validazione delle prestazioni operative. Al momento del rilascio di Starling, IBM prevede che ciascun modulo criogenico possa ospitare migliaia di qubit.

I piani per IBM Quantum Starling erano stati presentati lo scorso anno insieme a un nuovo codice di correzione degli errori in grado di ridurre in modo significativo le risorse fisiche necessarie per avvicinarsi al quantum computing fault-tolerant. Da allora, IBM ha continuato a rispettare le tappe previste dalla propria roadmap, con la presentazione di componenti hardware fondamentali e importanti progressi nella decodifica efficiente con correzione degli errori.

“Portare il quantum computing fault-tolerant nelle applicazioni industriali richiede una serie di avanzamenti fondamentali. Il successo nel collegamento e nell’operatività di questi moduli criogenici rappresenta un importante passo avanti in questa direzione e accelererà ulteriormente i nostri progressi, insieme all’innovazione continua nell’hardware, nel software e negli algoritmi quantistici”, commenta Jay Gambetta, Director of IBM Research e IBM Fellow.