IBM, AMD e il Quantum Science Center dell’Oak Ridge National Laboratory hanno svelato una piattaforma di co-progettazione dedicata alla correzione degli errori. Essa associa computer quantistici a sistemi di calcolo ad alte prestazioni (HPC) classici, installati gli uni accanto agli altri, per testare le tecniche necessarie ai futuri calcolatori tolleranti ai guasti.
- IBM, AMD e Oak Ridge presentano una piattaforma che unisce computer quantistici e sistemi HPC classici.
- La piattaforma serve a testare la correzione degli errori quantistici.
- I qubit restano fragili, e i tassi di errore attuali devono migliorare sensibilmente.
- I risultati gioveranno allo sviluppo del sistema Quantum Starling di IBM, atteso nel 2029.
Il problema rimane centrale. I qubit, i bit quantistici, sono molto fragili: possono perdere la loro natura quantistica, un fenomeno chiamato decoerenza, sotto l’effetto di perturbazioni che vanno dalla luce e dal suono all’attività di altri qubit. I sistemi attuali presentano tipicamente tassi di errore per porta logica che vanno da un errore ogni 100 operazioni a un errore ogni 1.000 operazioni, e questo tasso deve essere nettamente migliorato affinché i sistemi tolleranti ai guasti diventino realtà.
Secondo IBM, è raro che i processori quantistici e i sistemi classici siano collocati fianco a fianco, nello stesso luogo. La loro connessione passa generalmente attraverso il cloud, utilizzando interfacce di programmazione (API), il che può comportare una complessità e dei ritardi aggiuntivi. «Per sperimentare queste tecniche e costruire algoritmi, i processori quantistici e classici devono poter lavorare strettamente insieme», afferma Seetharami Seelam, Distinguished Engineer e architetto capo della co-progettazione dei sistemi classici per il supercalcolo centrato sul quantistico.
La piattaforma sarà ospitata presso il sito di IBM a Poughkeepsie, nello Stato di New York. Comprenderà computer quantistici di IBM, incluso il chip Nighthawk r2, descritto come un chip quantistico «120-bit», nonché il sistema HPC Umbra del laboratorio di Oak Ridge. Quest’ultimo è equipaggiato con processori AMD Epyc 9005 «Turin» di quinta generazione e GPU Instinct MI355X «Antares». Secondo le organizzazioni, i chip AMD serviranno per la ricerca sulla correzione degli errori quantistici, l’ottimizzazione del decoding e l’orchestrazione software.
IBM mette in evidenza la disposizione dei qubit del chip Nighthawk, che si basa su una connettività a reticolo quadrato, in rottura con l’architettura «heavy-hex» utilizzata in precedenza. In questo modello, la maggior parte dei qubit è collegata direttamente ai suoi quattro vicini più prossimi, ovvero una connettività superiore di circa il 60% rispetto a quella dell’heavy-hex. Questa disposizione permette, secondo l’azienda, tempi di esecuzione più brevi e la compatibilità con il codice di superficie standard per la correzione degli errori.
La piattaforma si inserisce anche negli obiettivi della Quantum Genesis Mission del dipartimento statunitense dell’Energia, che mira allo sviluppo di sistemi quantistici tolleranti ai guasti. IBM, con l’università di Chicago, ha presentato a luglio esperimenti che coinvolgono fino a 70 qubit logici e 438 operazioni difficili, secondo Seetharami Seelam. «La Q Competition della Quantum Genesis Mission punta a 100 qubit logici che eseguono 100.000 di queste operazioni entro la fine del 2028», dichiara, aggiungendo che la comunità deve moltiplicare per 238 il numero di operazioni difficili, e che stima questo obiettivo «fattibile».
IBM indica inoltre che i lavori condotti sulla piattaforma gioveranno allo sviluppo del suo sistema Quantum Starling, che presenta come un computer tollerante ai guasti atteso entro il 2029.
