IonQ rivoluziona il quantum computing: correzione errori in tempo reale su una CPU standard

Un decodificatore che consente la correzione in tempo reale di errori nell’informatica quantistica, potendo così affrontare una sfida fondamentale per garantire l’affidabilità di questi sistemi. È questo l’annuncio fatto in queste ore da IonQ, società specializzata nell’informatica quantistica full-stack, a seguito del positivo esito dei test effettuati dai suoi tecnici.

Il decodificatore funziona su una singola unità di elaborazione centrale (CPU) standard disponibile in commercio, spiega l’azienda nella nota.

La notizia ha fatto balzare le azioni IonQ a Wall Street, segnando una crescita superiore al 12% nel pre market USA, oltre i 45 dollari. Undici delle 14 società di intermediazione interpellate da LSEG attribuiscono al titolo un rating di buy o superiore, mentre tre consigliano hold, con un prezzo obiettivo mediano di 65 dollari.

Si tratta di una tappa “fondamentale” nel calcolo quantistico, sottolineano dalla società, in quanto la correzione dell'errore quantistico è essenziale per costruire computer quantistici pratici e tolleranti ai guasti, poiché i qubit fisici sono intrinsecamente sensibili al rumore ambientale.

Tuttavia, individuare e correggere tali errori in tempo reale ha storicamente rappresentato una notevole sfida informatica.

Negli approcci convenzionali, i computer classici incaricati di decodificare gli errori possono facilmente essere sopraffatti e questo crea un collo di bottiglia nell'elaborazione che costringe il computer quantistico a mettersi in pausa e attendere.

La svolta di IonQ dimostra che un singolo processore per computer standard può gestire questo complesso carico di lavoro in modo continuo sullo sfondo, mantenendo il sistema quantistico in funzione alla massima velocità.

"Validare con successo la decodifica in tempo reale su centinaia di qubit logici e oltre milioni di operazioni logiche è una pietra miliare importante. Inoltre, il fatto che il nostro decodificatore funzioni su una singola CPU offre un percorso pratico verso il calcolo quantistico tollerante ai guasti su scala commerciale", spiega Nicolas Delfosse, responsabile della ricerca quantistica presso IonQ.

Nella ricerca tecnica pubblicata su arXiv, IonQ ha valutato la sua architettura a doppio decodificatore su complessi circuiti di benchmark che simulavano fino a 408 qubit logici attraverso 88 blocchi di memoria e fabbriche di stati magici (magic factories).

Questi circuiti eseguivano più di 31,5 milioni di singole operazioni quantistiche su scala 'MegaQuOp'. In condizioni di rumore operativo standard, il decodificatore di IonQ ha introdotto appena lo 0,02% di tempo di 'stretch': questo significa che il carico aggiuntivo di decodifica non ha aggiunto praticamente alcun ritardo al calcolo quantistico complessivo.

"IonQ sta consentendo la scalabilità dei sistemi quantistici a costi contenuti attraverso la verifica diretta di ciascun componente", spiega John Gamble, Vicepresidente dell'architettura di IonQ. "Evidenze empiriche come questa supportano la nostra visione di tolleranza ai guasti, in cui il tempo di soluzione, il costo di soluzione e l'energia di soluzione sono sempre la nostra stella polare", aggiungeva il manager.

Questo traguardo convalida un pilastro fondamentale dell'architettura proprietaria Walking Cat di IonQ e conferma che il carico dell'hardware classico non deve necessariamente crescere in modo esponenziale man mano che i sistemi quantistici si espandono in larghezza con qubit logici o in profondità con le operazioni. La svolta stabilisce una base tecnologica chiave per la tabella di marcia di IonQ oltre i 256 qubit fisici verso piattaforme su scala industriale che controllano migliaia di qubit.

Oltre a questo, IonQ ha annunciato una collaborazione con Nvidia per portare il primo processore quantistico installato direttamente presso il Nvidia Accelerated Quantum Research Center (NVAQC), con l’obiettivo di sviluppare e testare architetture di supercomputer quantistici ibridi.

Nell’ambito dell’accordo, un sistema IonQ Superion 256, dotato di 256 qubit, sarà collegato direttamente a un supercomputer Nvidia GB200 NVL72 attraverso la tecnologia NVQLink, che consente di integrare strettamente processori quantistici e GPU, mentre i carichi di lavoro saranno orchestrati tramite la piattaforma CUDA-Q.

Il centro Nvidia è progettato proprio per combinare risorse quantistiche e acceleratori classici, affrontando attività come la correzione degli errori quantistici e lo sviluppo di algoritmi ibridi.

La collaborazione tra IonQ e Nvidia si concentrerà sullo sviluppo di software ibrido, sul co-design tra QPU e GPU e sulla realizzazione di prototipi di sistemi quantistici su larga scala, con risultati destinati a essere resi pubblici.

Tra i possibili casi d'uso figurano l'ottimizzazione dei portafogli e la gestione del rischio nel settore finanziario, la scienza dei materiali e la chimica computazionale per la scoperta di farmaci.

Il Superion 256 è già ordinabile, mentre le prime consegne ai clienti sono previste nel 2027 e l'installazione presso il centro Nvidia è programmata per il prossimo anno.