IBM e Cisco vogliono creare una rete distribuita di computer quantistici
Mentre i leader di settore come IBM hanno definito roadmap estremamente aggressive per la realizzazione di singoli computer quantistici fault-tolerant entro la fine del decennio, la vera potenza computazionale di prossima generazione risiede nella capacità di scalare oltre il singolo sistema. In questa ottica, IBM e Cisco hanno annunciato una collaborazione strategica che mira a gettare le fondamenta architetturali per il quantum computing distribuito in rete, con l’ambizioso obiettivo di rendere operativa una tale infrastruttura nei primi anni del 2030.
L’alleanza è un matrimonio di competenze essenziale. IBM porta la sua indiscussa leadership nello sviluppo e nella produzione di unità di elaborazione quantistica (QPU) funzionanti, basate su qubit superconduttori. Cisco fornisce invece il tessuto connettivo e l’intelligenza di rete indispensabile per orchestrare gli stati quantistici su distanze significative. L’approccio è quello di affrontare il problema come un sistema completo, riconoscendo che il collo di bottiglia futuro non sarà solo il numero di qubit, ma la loro interconnessione affidabile.
Il blueprint tecnico: unire criostati separati
L’obiettivo a medio termine (entro cinque anni) è la realizzazione di un primo proof-of-concept (PoC) di una rete in grado di far lavorare insieme computer quantistici separati per eseguire calcoli che richiedono decine o centinaia di migliaia di qubit logici. Un tale balzo dimensionale permetterebbe di processare trilioni di porte quantistiche, aprendo scenari applicativi oggi irraggiungibili, dalla risoluzione di problemi di ottimizzazione su vasta scala (logistica, finanza) fino alla modellazione di nuovi farmaci e materiali con precisione atomica.
Per trasformare questa visione in realtà fisica, le due aziende si concentreranno sullo sviluppo di uno stack hardware e software completamente nuovo. La sfida fondamentale è l’entanglement distribuito: come si crea un legame quantistico tra qubit stazionari che risiedono in ambienti criogenici distinti?
La soluzione passa attraverso l’introduzione di nuovi tipi di connessioni, in particolare i trasduttori microonde-ottici. Questi dispositivi saranno cruciali per convertire lo stato quantistico fragile di un qubit superconduttore (che opera nella banda delle microonde a temperature prossime allo zero assoluto) in un fotone ottico, l’unico in grado di fungere da “qubit volante” e di propagarsi attraverso una rete in fibra.
La QNU e l’orchestrazione del network quantistico
La visione di Cisco per il data center quantistico è incentrata sulla resilienza e la precisione. Per collegare le unità di calcolo (QPU) di IBM, sarà sviluppata una Quantum Networking Unit (QNU), un’interfaccia specializzata tra la QPU e la rete. Il ruolo della QNU sarà quello di effettuare la conversione da informazione quantistica stazionaria a informazione “volante” da trasmettere sulla rete.
A livello di infrastruttura, la rete quantistica di Cisco dovrà essere un sistema dinamico e ad alta velocità. Il suo scopo principale è quello di distribuire l’entanglement a coppie arbitrarie di QNU su richiesta. Ciò richiede un framework software in grado di riconfigurare continuamente i percorsi di rete in tempo sub-nanosecondo, garantendo che le risorse di entanglement siano disponibili esattamente quando i computer quantistici completano le loro computazioni parziali e sono pronti per lo scambio di informazioni. Questo livello di sincronizzazione è tecnicamente estenuante ma imprescindibile per preservare la coerenza quantistica.
L’interconnessione inizia in prossimità collegando QPU nello stesso data center, ma si espanderà rapidamente. Lo sviluppo di un network bridge (composto da hardware e software open-source) utilizzerà i nodi di rete di Cisco per collegare numerose QPU di IBM. Successivamente, tecnologie basate su fotoni ottici consentiranno di trasmettere qubit su distanze maggiori, interconnettendo data center separati.
Verso l’internet quantistico e la sicurezza globale
La creazione di una rete di quantum computing distribuita e scalabile non è il fine ultimo, ma il trampolino di lancio per una rivoluzione ancora più ampia: l’Internet Quantistico, atteso verso la fine del prossimo decennio.
Questa infrastruttura futura connetterebbe non solo computer quantistici, ma una miriade di tecnologie basate sul quantum (dai sensori quantistici distribuiti ai sistemi di comunicazione a prova di intercettazione). Le applicazioni spaziano dalla comunicazione ultra-sicura a nuove capacità di monitoraggio su vasta scala del clima, dell’attività sismica o di complesse reti finanziarie.
A riprova della serietà del loro impegno, IBM e Cisco prevedono di co-finanziare attivamente la ricerca accademica e progetti congiunti con laboratori nazionali, come il lavoro già in corso con il Superconducting Quantum Materials and Systems Center (SQMS) del Fermilab, per dimostrare i primi collegamenti multi-QPU entro i prossimi tre anni. L’obiettivo è trasformare un’impresa scientifica in un’infrastruttura tecnologica pronta per l’era del supercomputing quantistico distribuito.
