IBM ha integrato e raffreddato con successo due moduli criogenici all'interno di un unico ambiente condiviso, un passo che l'azienda considera fondamentale per la scalabilità dei sistemi quantistici, che potranno in futuro collegare centinaia di chip quantistici. Questo risultato conferma la tempistica annunciata da IBM per la consegna di IBM Quantum Starling nel 2029, un sistema che l'azienda prevede sarà il primo computer quantistico tollerante ai guasti, grazie ai progressi nella correzione degli errori, nella progettazione dei processori, nella decodifica e nell'ingegneria di sistema in generale.
Interno del sistema criogenico modulare e scalabile di IBM a supporto del calcolo quantistico tollerante ai guasti. (Credito: IBM)
L'insieme dei due moduli misura oltre 8 metri di altezza e 8 metri di larghezza. Durante i test iniziali, i moduli si sono raffreddati insieme fino a 4 Kelvin, la temperatura dell'elio liquido, in meno di cinque giorni, per poi scendere al di sotto dei 15 millikelvin poco dopo, una temperatura oltre 180 volte inferiore a quella dello spazio profondo. L'involucro sottovuoto di ciascun modulo offre fino a 12 volte più spazio per il cablaggio rispetto ai sistemi quantistici IBM più diffusi, una modifica progettuale pensata per supportare una maggiore densità di connessioni chip-to-chip sia all'interno dei singoli moduli che tra moduli collegati.
I moduli utilizzano un design a forma di scatola che consente di collegare più unità in fila stretta. Questa configurazione, combinata con lo spazio interno aggiuntivo per il cablaggio, permette il collegamento diretto dei processori quantistici tramite la tecnologia L-coupler di IBM. Gli L-coupler collegano chip quantistici separati, consentendo loro di scambiare informazioni e funzionare insieme come componenti di un computer quantistico più grande.
Collegamento di 1,000 qubit
La roadmap di IBM prevede che gli accoppiatori L colleghino più processori in un sistema combinato di almeno 1,000 qubit programmabili entro il 2027. I qubit programmabili sono quelli che possono essere applicati direttamente ai calcoli. Nell'ambito di questo progetto, IBM prevede di installare i suoi processori Quantum Nighthawk nei moduli criogenici entro la fine dell'anno per continuare i test sulle prestazioni. Quando Starling sarà operativo, IBM intende che ogni modulo criogenico ospiterà migliaia di qubit.
IBM ha delineato per la prima volta i suoi piani per Starling lo scorso anno, introducendo un codice di correzione degli errori progettato per ridurre significativamente il sovraccarico di risorse fisiche richiesto per la tolleranza ai guasti. Da quell'annuncio, l'azienda ha riportato continui progressi, tra cui dimostrazioni di componenti hardware fondamentali e miglioramenti nella decodifica della correzione degli errori, che risulta più efficiente.
Interno del sistema criogenico modulare e scalabile di IBM a supporto del calcolo quantistico tollerante ai guasti. (Credito: IBM)
Accelerare il ciclo di sviluppo
"Portare i computer quantistici tolleranti ai guasti nelle industrie dipende da diversi progressi fondamentali", ha affermato Jay Gambetta, direttore di IBM Research e IBM Fellow. "Il collegamento e il funzionamento riusciti di questi moduli criogenici rappresentano un balzo in avanti in questa direzione e accelereranno i nostri progressi, parallelamente alla continua innovazione nell'hardware, nel software e negli algoritmi quantistici."
IBM prevede che l'architettura criogenica modulare accelererà il suo ciclo di sviluppo. Tre componenti principali dell'ambiente System Two sono ora integrati nel nuovo design modulare, che consente di testare, perfezionare e iterare ciascun componente in modo indipendente, anziché come parte di un'unica unità integrata. IBM presenta l'integrazione modulare completata come prova del suo continuo impegno nell'attuazione della roadmap quantistica pubblicata, superando un altro ostacolo tecnico sulla strada verso il calcolo quantistico tollerante ai guasti.
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