Il Giappone ha acceso il primo supercomputer ibrido quantistico pienamente funzionante al mondo. Presso l’istituto Riken a Saitama, il potente Fugaku si è unito al Reimei, un processore quantistico da 20 qubit, creando un sistema capace di risolvere in ore calcoli che richiederebbero anni ai supercomputer tradizionali.
Il Giappone accende il futuro: il primo supercomputer quantistico ibrido è realtà
Prima di vedere perché è così importante questo supercomputer e perché è altrettanto fondamentale la sua integrazione con il processore, è doveroso chiarire cosa è un computer quantistico e come funziona. Cercherò di spiegarlo nel modo più semplice possibile.
I computer tradizionali (come il tuo smartphone o laptop) usano “bit” per elaborare le informazioni. Ogni bit può essere solo 0 oppure 1, come un interruttore che può essere acceso o spento. I computer quantistici invece usano “qubit” (ovvero bit quantistici).
Qual è la differenza tra i due? Un qubit può essere 0, 1, o entrambi contemporaneamente. Questo stato di “essere due cose allo stesso tempo” si chiama sovrapposizione ed è possibile grazie alle leggi della fisica quantistica.
Ora, i qubit possono essere creati in diversi modi. Alcuni usano particelle subatomiche come elettroni o fotoni. Altri usano atomi raffreddati quasi allo zero assoluto. L’importante è che questi sistemi seguano le leggi di questa branca della scienza che rimane un mistero, anche se ancora per poco.
Questi qubit sono estremamente delicati: temperature, vibrazioni o campi elettromagnetici possono disturbarli facilmente e fra poco vedremo perché questa cosa è importantissima. Perciò i computer quantistici operano in ambienti super-controllati e a temperature bassissime
Ora, torniamo a noi e al Fugaku.
I computer quantistici convenzionali faticano ad operare in modo autonomo a causa delle loro instabilità di cui abbiamo appena parlato. Il sistema Reimei-Fugaku supera queste limitazioni combinando la solidità dell’elaborazione classica con le capacità uniche del calcolo quantistico.
A differenza dei sistemi quantistici basati su qubit superconduttori, Reimei utilizza ioni intrappolati – atomi elettricamente carichi sospesi in campi elettromagnetici e manipolati con precisione laser. Questa tecnologia offre qubit più stabili e meglio connessi tra loro, riducendo drasticamente gli errori di calcolo.
Il vero progresso tecnico sta nel sistema “ion shuttling”: i qubit vengono fisicamente spostati all’interno del circuito, permettendo operazioni più complesse. È un po’ come avere una scacchiera dove i pezzi non sono vincolati alle loro posizioni iniziali ma possono riconfigurarsi dinamicamente durante la partita.
Ma il supercomputer Fugaku come affronta il problema cruciale degli errori quantistici? Attraverso un sofisticato sistema di correzione che raggruppa i qubit fisici in “qubit logici”, distribuendo l’informazione su più punti. Dati alla mano, ha già ridotto il tasso di errore di 800 volte rispetto ai sistemi tradizionali.
In sostanza, invece di memorizzare un’informazione in un singolo qubit fisico, il sistema distribuisce l’informazione su più qubit fisici che, insieme, formano un “qubit logico”.
Una metafora per capire bene potrebbe essere il un sistema di voto a maggioranza. Se hai tre persone che devono decidere tra “sì” (1) e “no” (0), e due dicono “sì” mentre una dice “no”, la decisione finale sarà “sì”. Allo stesso modo, se alcuni qubit fisici all’interno di un qubit logico subiscono un errore, gli altri qubit “votano” per mantenere l’informazione corretta.
Gli ambiti che beneficeranno per primi di questa tecnologia saranno sicuramente la fisica dei materiali e la chimica computazionale in prima linea, con applicazioni che spaziano dallo sviluppo di nuovi catalizzatori alla progettazione di batterie più efficienti.
