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IBM: entro il 2024 il calcolo quantistico offrirà reali vantaggi commerciali

Entro quella data si potranno gestire circuiti di 100 cubit per 100 porte di profondità che offriranno reali benefici commerciali. L’idea è di arrivare ad avere 4.000 qubit in una singola macchina entro il 2025, e l'hardware verrà spostato all'interno della camera criogenica [...]
Pierluigi Sandonnini

giornalista

IBM computer quantistico Oprey
Il processore quantistico Osprey a 433 qubit di IBM
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IBM ha da poco presentato i dettagli del suo processore Osprey da 433 qubit e ha spiegato come raggiungerà le pietre miliari stabilite nella sua roadmap quantistica. In un evento a Londra a fine novembre, l’ingegnere IBM Richard Hopkins ha spiegato cosa significano le innovazioni di IBM per le aziende che cercano di adottare la tecnologia del calcolo quantistico nel breve termine. Ecco alcuni punti chiave dell’evento nelle parole di Hopkins.

Calcolo quantistico utile all’orizzonte

Il quantum computing viene visto come un abilitatore del settore su scala globale. Il messaggio chiave che è emerso dal vertice è che la nostra missione di portare il calcolo quantistico utile al mondo va avanti. Ora siamo in una posizione in cui stiamo migliorando il tasso di errore nei nostri chip di un ordine di grandezza. Ciò significa che ci stiamo avvicinando molto al punto in cui potremo usare il quantum per casi d’uso commerciali.

Lancio del processore Osprey

L’annuncio principale è stato il chip Osprey. Siamo passati da 127 qubit sull’unità di elaborazione quantistica (QPU) Eagle a 433 qubit su un singolo chip. Quel chip funziona già allo stesso livello di precisione della nostra generazione precedente. Quello nuovo ha le dimensioni di un foglio A5 e i 433 qubit significano un aumento di tre volte in un anno allo stesso livello di precisione.

Funziona circa 10 volte la velocità – il modo in cui misuriamo che è operazioni a livello di circuito al secondo (CLOPS). Nel corso dell’anno siamo passati da 1.400 CLOPS a circa 15.000 CLOPS, quindi è un cambiamento enorme. Per fare ciò, abbiamo dovuto iniziare a cambiare il design dell’hardware di controllo con uno basato su cavi a nastro.

Il quantum ha un ingombro energetico diverso dal normale computing. Ogni qubit aggiunge una quantità lineare di potenza alla macchina, ma raddoppia la quantità di capacità di elaborazione della macchina.

Entro il 2025, vogliamo avere 4.000 qubit in una singola macchina, quindi dovremo passare al livello successivo di hardware di controllo. Quell’hardware verrà spostato all’interno della camera criogenica, il che significa che può funzionare a circa 10 milliwatt per ogni quattro qubit. L’idea è di trasformarlo in un supercomputer estremamente efficiente e quantocentrico.

IBM's quantum lab

Presentazione della modularità e del secondo sistema

Abbiamo annunciato che ci allontaneremo da un singolo chip QPU all’utilizzo di più chip insieme per consentirci di affrontare problemi più grandi e più difficili. Abbiamo quattro diversi meccanismi con cui collegheremo insieme i computer quantistici, che è la chiave per ottenere la scala necessaria per affrontare i problemi del mondo reale.

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Per cominciare, collegheremo semplicemente le macchine utilizzando hardware convenzionale classico per consentire il coordinamento dei sistemi di controllo in modo che una QPU possa lavorare su un problema per un cliente e un’altra QPU possa fare il passo successivo in quel lavoro. Le informazioni necessarie fluiscono tra questi chip utilizzando hardware convenzionale.

Più tardi, collegheremo direttamente i chip, più o meno nello stesso modo in cui facciamo con i chip normali oggi. I computer quantistici usano porte con diversi numeri di qubit su di essi. Avremo porte a due qubit che si estendono sui chip in modo da poter collegare i chip insieme in modo efficiente.

Quindi si ottiene un livello ancora maggiore di scalabilità utilizzando micro-segnali che fluiranno tra i chip all’interno della macchina stessa, in modo da poter iniziare a impilare i chip in disposizioni 3D.

Il collegamento finale è quello di collegare i computer quantistici utilizzando la fibra ottica, che consente di collegare le macchine attraverso un collegamento entangled. E questi ci permetteranno di collegare multipli delle nostre macchine Quantum System Two di prossima generazione. L’idea è che si inizi a mettere sempre più QPU usando un wrap in modo da arrivare ai 4.000 qubit e poi si possano collegare almeno altre due macchine insieme per arrivare a una macchina di 12.000, forse 16.000 qubit.

Questi supercomputer quanto-centrici introdurranno anche rack che hanno coprocessori su di essi che sono computer convenzionali o unità di elaborazione grafica (GPU) per lavorare con supercomputer all’interno dello stesso dominio. Saremo in grado di dividere gli algoritmi su GPU convenzionali e quantistica per essere in grado di risolvere problemi che non puoi risolvere in nessun altro modo.

Middleware e correzione degli errori

Portare più QPU nell’equazione aumenta la complessità. Stiamo introducendo un livello di middleware, che essenzialmente ci dà accesso al sistema utilizzando la tecnologia serverless. Ti dà la possibilità di scrivere i tuoi algoritmi senza sapere come verranno eseguiti perché il sistema li disporrà automaticamente.

Si può letteralmente ruotare una manopola di resilienza, come viene chiamata, per determinare la quantità di correzione degli errori eseguita su quegli algoritmi.

Questa combinazione di modularità, middleware e correzione degli errori è la cosa che ci porterà al punto in cui potremo eseguire funzionalità commerciali e praticabili sui computer quantistici.

Quantum Computing IBM

Casi d’uso finanziari

Come esempio di quanto sia vicino, HSBC ha aderito al programma Quantum Accelerator all’inizio di quest’anno e ora Crédit Mutuel è la prima banca francese ad aderire. Si dice che abbiano fatto una grande scommessa sull’AI sei anni fa, e che è stata ripagata per loro. Vedono il quantum nella stessa luce, che questo è qualcosa che migliorerà la qualità del servizio per i loro clienti e i loro membri.

La banca austriaca Erste Digital sta sviluppando la sua capacità quantistica per migliorare l’accuratezza e ridurre la complessità della gestione delle frodi, del rilevamento delle frodi, della gestione del rischio e delle capacità di trading ad alta frequenza. Stanno guardando come applicare questo al mercato dei futures.

E infine, Goldman Sachs. All’inizio di quest’anno abbiamo pubblicato un documento che esaminava le tecniche di apprendimento automatico sui computer quantistici. Quando hai fatto un algoritmo di ensemble che combina quantistica con convenzionale e li hai messi insieme, ha funzionato in modo più accurato rispetto allo stato dell’arte.

Goldman Sachs ha capito come utilizzare questa parallelizzazione della tecnologia quantistica per ridurre le richieste necessarie per modellare i derivati nel mercato degli hedge fund. Il riconoscimento che la parallelizzazione sarà la strada da seguire e che ridurrà il tempo necessario per portare Quantum in una posizione in cui può fornire un reale valore aziendale per loro è un annuncio importante.

Benefici commerciali reali entro il 2024

Pensiamo che nel 2024, o giù di lì, dovremmo essere in grado di gestire circuiti di 100 cubit per 100 porte di profondità, e questi offriranno reali benefici commerciali. Questo avverrà sull’hardware quantistico rumoroso su scala intermittente (NISQ) di oggi, ma con mitigazione e soppressione degli errori integrati per essere in grado di ottenere risposte precise, il che farà la differenza nello spazio del settore finanziario.

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