I computer quantistici, nonostante il loro potenziale rivoluzionario, non possono funzionare efficacemente senza il supporto dei sistemi informatici classici e convenzionali. Recenti scoperte della conferenza AQC25 di Boston rivelano che i computer classici sono essenziali non solo per controllare e interpretare i calcoli quantistici, ma anche per far avanzare lo sviluppo stesso dell’hardware quantistico. Questa dipendenza evidenzia una realtà critica: il futuro dell’informatica quantistica è indissolubilmente legato al continuo progresso dell’informatica tradizionale.
La fragilità dei qubit e la necessità di controllo
I computer quantistici funzionano utilizzando qubit, bit quantistici che esistono in una sovrapposizione di stati, consentendo calcoli esponenzialmente più veloci per determinati problemi. Tuttavia, i qubit sono incredibilmente sensibili al rumore ambientale, il che li rende soggetti a errori. Mantenere la stabilità dei qubit richiede calibrazione, monitoraggio e controllo precisi, che attualmente sono tutti ottenuti attraverso le tecnologie informatiche classiche. Senza questi sistemi classici, i calcoli quantistici diventano inaffidabili e inefficienti.
L’informatica classica come collo di bottiglia delle prestazioni
Gli esperti dell’AQC25, tra cui lo scienziato di Nvidia Shane Caldwell, sottolineano che un computer quantistico tollerante ai guasti in grado di risolvere problemi del mondo reale richiederà un’infrastruttura informatica classica su scala petascala, la scala dei supercomputer più potenti del mondo. Anche quando un computer quantistico funziona in modo efficiente, il suo output deve essere decodificato dalle proprietà quantistiche in formati tradizionali, un processo che a sua volta si basa su dispositivi classici. Pooya Ronagh di 1Qbit ha osservato che la velocità dei futuri calcoli quantistici sarà limitata dalla velocità dei controller e dei decodificatori classici.
Sfruttare le tecniche classiche per miglioramenti quantistici
I ricercatori stanno applicando attivamente metodi classici per migliorare le prestazioni quantistiche. Benjamin Lienhard del Walther-Meissner-Institute ha dimostrato come gli algoritmi di apprendimento automatico possono migliorare l’efficienza di lettura dei qubit superconduttori. Allo stesso modo, Mark Saffman dell’Università del Wisconsin-Madison sta utilizzando le reti neurali classiche per perfezionare la lettura dei qubit per i sistemi basati su atomi freddi. Questa integrazione sottolinea il fatto che l’informatica classica non è solo uno strumento di supporto, ma un motore attivo del progresso quantistico.
Il ruolo dell’informatica classica nello sviluppo dell’hardware quantistico
Blake Johnson di IBM ha presentato i decodificatori classici avanzati in fase di sviluppo per il loro supercomputer quantistico previsto entro il 2029. Lo schema non tradizionale di correzione degli errori dell’azienda dipende fortemente da una decodifica efficiente. Il CEO di Quantum Machines, Yonathan Cohen, ha spiegato che una più stretta integrazione del calcolo classico con le unità di elaborazione quantistica (QPU) spingerà i limiti delle prestazioni dei sistemi integrati. Anche i modelli virtuali di computer quantistici, i gemelli digitali, vengono sviluppati utilizzando l’intelligenza artificiale, come dimostrato da Izhar Medalsy presso Quantum Elements, per ottimizzare la progettazione dell’hardware.
Collaborazione tra esperti quantistici e classici
La Quantum Scaling Alliance, guidata dal premio Nobel John Martinis, esemplifica la necessità di collaborazione tra esperti quantistici e classici. L’alleanza riunisce costruttori di qubit, aziende informatiche classiche come Hewlett Packard Enterprise e specialisti di simulazione dei materiali come Synopsys.
Il messaggio della conferenza AQC25 è chiaro: il progresso dell’informatica quantistica dipende da solide basi nell’informatica classica. Gli esperti che hanno dedicato la loro carriera ai sistemi tradizionali sono ora fondamentali per rendere praticabile la tecnologia quantistica.
