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Si chiameranno IBM Q i sistemi e i servizi informatici quantistici che IBM renderà a breve disponibili sul mercato e che verranno offerti attraverso la piattaforma IBM Cloud.
I sistemi IBM Q nascono per affrontare i problemi che attualmente sono considerati di natura troppo complessa per essere gestiti dai sistemi informatici classici.
Mentre sistemi molto avanzati ma basati su computer tradizionali come Watson cercano di ricavare soluzioni e regole da una enorme quantità di dati, i computer quantistici verranno utilizzati per ricavare dei modelli anche dove i dati non esistono o sono di gran lunga superiori a quelli elaborabili dai classici computer.
Una delle prime e più promettenti applicazioni del quantum computing sarà nel campo della chimica. Ad esempio, per una molecola semplice come la caffeina, il numero degli stati quantistici delle molecole può essere incredibilmente ampio, così ampio che tutta la memoria e la potenza computazionale disponibile non sarebbe capace di gestire il problema.
IBM ha anche annunciato il rilascio di una nuova API per IBM Quantum Experience che permette agli sviluppatori e ai programmatori di iniziare a sviluppare interfacce tra l’attuale computer quantistico in modalità cloud con processore a 5 quantum bit (qubit) e i computer classici, senza necessità di disporre di un background approfondito in fisica quantistica.
IBM ha anche annunciato il lancio di un simulatore aggiornato su IBM Quantum Experience, in grado di modellare i circuiti fino a 20 qubit. Nella prima metà del 2017, IBM prevede di distribuire un SDK (Software Development Kit) completo su IBM Quantum Experience per permettere agli utenti di creare semplici applicazioni e programmi software quantistici.
IBM Quantum Experience permette a chiunque di connettersi al processore quantistico IBM attraverso il Cloud IBM per eseguire algoritmi ed esperimenti, lavorare con singoli bit quantistici ed esplorare tutorial e simulazioni di tutto ciò che potrebbe essere possibile fare con il quantum computing.
“IBM ha investito per decenni nello sviluppo del quantum computing e intendiamo estendere l’accesso ai sistemi quantistici e alle loro potenti funzionalità alle comunità scientifiche e di business“, ha dichiarato Arvind Krishna, senior vice president di Hybrid Cloud e director di IBM Research. “Dopo Watson e Blockchain, crediamo che il quantum computing offrirà una nuova potente serie di servizi disponibili tramite la piattaforma IBM Cloud e che abbia il potenziale per diventare la prossima grande tecnologia che guiderà una nuova era di innovazione in tutti i settori industriali“.
IBM intende sviluppare sistemi IBM Q per espandere il campo di applicazione dei computer quantistici con una valutazione della potenza del computer quantistico espressa dal “volume quantistico”, che comprende il numero di qubit, la qualità delle operazioni quantistiche, la connettività qubit e il parallelismo. Come primo passo per accrescere il volume quantistico, IBM intende realizzare sistemi IBM Q con circa 50 qubit nei prossimi anni, per dimostrare le superiori capacità rispetto ai sistemi classici odierni, e prevede di collaborare con partner chiave del settore industriale per sviluppare applicazioni che sfruttino la potenza di questa nuova tecnologia.
I sistemi IBM Q saranno progettati per affrontare i problemi che attualmente sono considerati di natura troppo complessa per essere gestiti dai sistemi informatici classici. Una delle prime e più promettenti applicazioni del quantum computing sarà – come citato in precedenza – nel campo della chimica.
Gli scienziati di IBM hanno già sviluppato tecniche per esplorare in modo efficiente la simulazione di problemi di chimica su hardware quantistici (https://arxiv.org/abs/1701.08213 e https://arxiv.org/abs/1612.02058) e sono in corso dimostrazioni sperimentali di varie molecole. In futuro, l’obiettivo sarà quello di modellare molecole ancora più complesse e tentare di predire le proprietà chimiche con una precisione superiore a quella possibile con i computer tradizionali.
Le prime applicazioni del quantum computing di IBM riguarderanno i seguenti campi:
- Farmaci e materiali: comprendere la complessità delle interazioni molecolari e chimiche consentirà di scoprire nuovi farmaci e nuovi materiali;
- Supply chain e logistica: IBM Q consentirà di trovare il percorso ottimale attraverso i sistemi globali per implementare sistemi di logistica e supply chain ultra-efficienti, ottimizzando ad esempio le operazioni delle risorse per le consegne durante i periodi di punta;
- Servizi finanziari: il quantum computing consentirà di trovare nuovi modi per modellare i dati finanziari e isolare i principali fattori di rischio a livello globale per effettuare investimenti migliori;
- Intelligenza artificiale: sarà possibile creare elementi di intelligenza artificiale potenziati quali ad esempio il machine learning quando gli insiemi di dati possono diventare troppo grandi, come nel caso della ricerca di immagini o video;
- Sicurezza del cloud: le leggi della fisica quantistica consentiranno di rendere il cloud computing più sicuro, migliorando la sicurezza dei dati.
“I computer classici sono straordinariamente potenti e continueranno a migliorare e a sostenere tutto ciò che facciamo nel mondo dell’economia e nella società. Vi sono, però, molti problemi che un computer classico non sarà mai in grado di risolvere. Per acquisire conoscenza da maggiore complessità, abbiamo bisogno di un computer quantistico“, ha dichiarato Tom Rosamilia, senior vice president di IBM Systems. “Ci aspettiamo che i sistemi IBM Q operino di concerto con il nostro portafoglio di sistemi classici ad alte prestazioni nell’affrontare problemi che sono attualmente irrisolvibili, ma che riteniamo abbiano un enorme valore non ancora sfruttato“.
Il piano d’azione di IBM per la scalabilità nell’uso pratico dei computer quantistici si basa su un approccio olistico nell’avanzamento tecnologico di tutte le parti del sistema. IBM sfrutterà la sua profonda esperienza nei qubit a superconduttori, nell’integrazione di sistemi complessi ad alte prestazioni dalla scalabilità dei processi di nanofabbricazione dell’industria dei semiconduttori per far progredire le capacità quantistiche dei sistemi. Inoltre, l’ambiente e gli strumenti software sviluppati si avvarranno dei migliori matematici, di informatici, di ingegneri sviluppatori software e hardware dei sistemi IBM a livello mondiale.
Crescita dell’ecosistema di IBM Q
IBM ritiene che la collaborazione con sviluppatori, programmatori e partner universitari sarà essenziale per lo sviluppo e l’evoluzione dei suoi sistemi quantistici.
Dal suo lancio, meno di un anno fa, circa 40.000 utenti hanno eseguito più di 275.000 esperimenti su IBM Quantum Experience. È diventato uno strumento di sperimentazione importante per gli scienziati di oltre 100 Paesi e, ad oggi, sono stati pubblicati da terze parti 15 documenti di ricerca su arXiv e altri cinque su celebri riviste basati su esperimenti eseguiti su Quantum Experience.
IBM ha collaborato con enti accademici, come il MIT e l’Institute for Quantum Computing presso l’Università di Waterloo, la École polytechnique fèdèrale de Lausanne per offrire IBM Quantum Experience come strumento formativo per gli studenti. In collaborazione con la European Physical Society, il laboratorio IBM Research a Zurigo ha recentemente ospitato studenti per un workshop della durata di una giornata, per apprendere le modalità di sperimentazione con i qubit usando la soluzione IBM Quantum Experience.
“Per comprendere l’utilità del quantum computing è necessaria l’esperienza sul campo con computer quantistici reali“, ha dichiarato Isaac Chuang, professore di fisica e ingegneria elettronica e informatica presso il MIT. “Per il semestre autunnale 2016 del corso online di informatica quantistica 2 del MITx, abbiamo incluso Quantum Experience di IBM nel curriculum di oltre 1.800 partecipanti da tutto il mondo. In questo modo gli studenti hanno potuto eseguire esperimenti sul processore quantistico di IBM e testare da soli i principi della computazione quantistica e delle teorie che stavano apprendendo“.
Oltre a lavorare con sviluppatori e università, IBM collabora con partner industriali per esplorare le potenziali applicazioni dei computer quantistici. Qualsiasi organizzazione interessata a collaborare nell’esplorazione delle applicazioni quantistiche può presentare domanda di adesione all’IBM Research Frontiers Institute, un consorzio che sviluppa e condivide un portafoglio di tecnologie informatiche innovative e ne valuta le implicazioni commerciali. Tra i soci fondatori del Frontiers Institute figurano Samsung, JSR, Honda, Canon, Hitachi Metals e Nagase.
IBM sta realizzando le specifiche per la nuova API Quantum disponibile su GitHub (https://github.com/IBM/qiskit-api-py) e mette a disposizione semplici script (https://github.com/IBM/qiskit-sdk-py) per dimostrarne il funzionamento.
