I computer quantistici richiedono che l’informatica classica sia veramente utile

Un componente chiave per rendere veramente utile un computer quantistico potrebbe essere un computer convenzionale stesso. Questo è stato il messaggio di un incontro di ricercatori questo mese, spiegando che i computer classici sono fondamentali per sviluppare nuove tecniche per controllare i computer quantistici, decodificare i risultati dei loro calcoli e persino costruire computer quantistici in futuro.

I computer quantistici sono fatti di qubit, oggetti quantistici che possono presentarsi sotto forma di atomi estremamente freddi o minuscoli circuiti superconduttori. Più qubit ha un computer quantistico, più diventa potente dal punto di vista computazionale.

Ma i qubit sono delicati, quindi devono essere attentamente calibrati, monitorati e controllati. Altrimenti, potrebbero introdurre errori nei calcoli eseguiti sui computer quantistici o rendere questi dispositivi inefficienti. Per controllare i qubit, i ricercatori si rivolgono alle tecnologie informatiche classiche, di cui discutono Conferenza AQC25 Il 14 novembre a Boston, Massachusetts.

organizzato da macchine quantisticheLa conferenza AQC25, che realizza controller per molti tipi diversi di qubit, ha riunito più di 150 ricercatori, dai professori di informatica quantistica ai CEO di start-up di intelligenza artificiale. In diverse decine di presentazioni, ha spiegato in dettaglio il ruolo dell’informatica tradizionale come tecnologia abilitante – e talvolta fattore limitante – per il futuro dell’informatica quantistica.

secondo Shane CalwellScienziato di Nvidia, la speranza è che i computer quantistici tolleranti ai guasti per problemi utili saranno possibili solo se saranno supportati da un’infrastruttura informatica classica su petascala, la scala alla quale attualmente operano i supercomputer convenzionali più potenti del mondo. Sebbene Nvidia non produca il proprio hardware per il calcolo quantistico, l’azienda ha recentemente lanciato un sistema per accoppiare processori per calcolo quantistico (QPU) con GPU tradizionali – componenti informatici specializzati comunemente utilizzati nell’apprendimento automatico e nel calcolo scientifico ad alte prestazioni.

Anche quando un computer quantistico funziona in modo efficiente, il suo output arriva sotto forma di un insieme di proprietà quantistiche dei suoi qubit. Questi devono essere decodificati in formati più tradizionali per diventare utili, richiedendo ancora una volta dispositivi informatici classici.

Pooya Ronagh La start-up 1Qbit con sede a Vancouver ha parlato di questa decodifica e di cosa significhi che la velocità di un computer quantistico tollerante agli errori sarà determinata dalla velocità operativa dei suoi componenti classici, come controller e decoder. In altre parole, sia che una macchina costosa composta da hardware quantistico altamente specializzato debba funzionare per pochi giorni o poche ore per risolvere un problema computazionale, le sue parti non quantistiche potrebbero non essere all’altezza.

In un’altra presentazione, Benjamin Lienhard L’Istituto Walther-Meissner per la ricerca sulle basse temperature in Germania ha discusso di come l’uso dei tradizionali algoritmi di apprendimento automatico potrebbe rendere più efficiente la lettura dello stato quantistico dei qubit superconduttori. Allo stesso modo, Mark Saffman hanno riferito dell’utilizzo di reti neurali classiche per migliorare la lettura di qubit costituiti da atomi ultrafreddi presso l’Università del Wisconsin-Madison. Indipendentemente dal tipo di qubit studiati, i ricercatori hanno concordato che i dispositivi non quantistici contribuiranno a rendere utili tali qubit.

Quello dell’IBM Blake Johnson Presentati i dettagli di un decodificatore informatico classico che il suo team sta sviluppando come parte di un piano per costruire un supercomputer quantistico entro il 2029. Quel supercomputer utilizzerà uno schema di correzione degli errori non tradizionale e una decodifica efficiente è una delle sue maggiori sfide.

“Con il passare del tempo, stiamo vedendo che più ci avviciniamo al classico (informatica) della CPU, più possiamo spingere le prestazioni integrate del sistema verso nuovi limiti,” ha detto. Jonathan Cohen Sulle macchine quantistiche.

I computer classici hanno anche un ruolo nella valutazione del comportamento dei futuri computer quantistici e del modo in cui verranno costruiti. Per esempio, Medaglia Izhar Una start-up chiamata Quantum Elements ha affermato che le versioni virtuali dell’azienda basate sull’intelligenza artificiale – o “gemelli digitali” – dei computer quantistici potrebbero informare la progettazione dell’hardware reale.

Alleanza per lo scaling quantisticoAlla conferenza era rappresentato anche il premio Nobel 2025, co-guidato da John Martinis. Ciò dimostra l’importanza della collaborazione quantistica e classica. La collaborazione unisce costruttori di qubit, aziende informatiche tradizionali come Hewlett Packard Enterprise ed esperti nella simulazione dei materiali come la società di software Synopsis.

Il punto di vista generale della conferenza è stato chiaro: il futuro dell’informatica quantistica si avvicina rapidamente, ma è in parte grazie agli esperti che hanno trascorso la loro carriera lavorando saldamente nel mondo classico.