IBM accelera sul calcolo quantistico: ecco la nuova Quantum Roadmap

I computer quantistici sono la nuova frontiera del calcolo e promettono di rivoluzionare settori cruciali della ricerca e dell’industria. IBM è in prima linea in questo settore e in occasione del suo evento Think 2022, tenutosi a Boston, ha rilanciato i suoi già ambiziosi obiettivi sul Quantum Computing presentati nell’edizione 2021. La nuova Quantum Roadmap prevede infatti, fra le altre cose, il nuovo processore Condor, software che ne permette una scalabilità senza compromessi, una suite per sviluppatori che aumenta l’accessibilità del Quantum Computing e una completa protezione contro gli attacchi degli hacker.

La corsa ai qubit

I computer quantistici non sono facili da progettare e costruire perché i qubit, oltre ai classici stati dei circuiti binari – 0 e 1 – hanno un ulteriore stato non deterministico ma probabilistico, dato che deriva dalla sovrapposizione quantistica dei due stati. Questa indeterminazione, difficile da gestire, permette però di immagazzinare in un singolo qubit una quantità enorme di informazioni, cosa che apre a scenari rivoluzionari in campi che spaziano dalla metrologia alla simulazione passando per la sensoristica e la medicina per immagini.

Il processore IBM Condor, in arrivo l’anno prossimo, crea molte aspettative dato che le specifiche parlano di 1121 qubit (una quantità dichiarata essere la più alta al mondo), un valore che fa tesoro dell’esperienza dei suoi predecessori Eagle, con 127 qubit, e Osprey, che verrà presentato quest’anno, con 433 qubit.

Servizi di programmazione accessibili

Parte integrante della Quantum Roadmap IBM è Qiskit Runtime, un insieme di strumenti di programmazione e servizi pensato per introdurre un approccio serverless nel software quantistico di base e dare agli sviluppatori semplicità e flessibilità avanzate con workflow costruiti sul cloud.

Jay Gambetta, VP di Quantum Computing e IBM Fellow, ha infatti detto che “grazie alla combinazione di processori quantistici modulari con l’infrastruttura classica, orchestrata da Qiskit Runtime, stiamo sviluppando una piattaforma che permetterà agli utenti di inserire facilmente calcoli quantistici nei workflow, cosa che permetterà loro di affrontare alcune delle sfide più importanti del nostro tempo”.

Le attuali versioni di Qiskit Runtime comprendono chiamate all’hardware quantistico attraverso interfacce di facile utilizzo. Nel 2023 IBM prevede di espandere queste funzionalità per consentire agli sviluppatori l’esecuzione su processori quantistici parallelizzati, velocizzando così l’utilizzo di questi nuovi sistemi da parte dello sviluppatore.

In attesa di Quantum System Two

Queste nuove “primitive” (si tratta degli elementi di base del linguaggio di programmazione) permetteranno a IBM di offrire capacità di “Quantum Serverless” nel suo stack software per l’anno prossimo. Questo per consentire agli sviluppatori di attingere in modo semplice e flessibile a risorse sia quantistiche sia classiche. Quantum Serverless getterà anche le basi per le funzionalità che permetteranno il trade off e la commutazione intelligenti fra le risorse classiche e quelle quantistiche, formando un tessuto di supercalcolo incentrato sul quantum computing.

I nuovi sistemi previsti nella nuova roadmap quantistica di IBM saranno progettati per funzionare all’interno del prossimo IBM Quantum System Two, il nuovo calcolatore quantistico in grado di incorporare modularità e flessibilità in ogni strato del suo stack tecnologico e offrire le infrastrutture necessarie per collegare con successo multipli processori quantistici. Il programma è che un prototipo di questo sistema siaattivo e in esecuzione nel 2023.

Tre modelli di scalabilità

Questo prototipo sfrutterà la nuova Quantum Roadmap IBM, che prevede diverse possibilità per ottenere Quantum Computing scalabile. La prima coinvolge la comunicazione classica e la parallelizzazione delle operazioni su più processori. In questo modo si aprirà la strada alle tecniche necessarie per ottenere sistemi quantistici pratici, come una migliore mitigazione degli errori e l’orchestrazione intelligente del carico di lavoro in una combinazione di risorse di calcolo classico e processori quantistici.

Il passo successivo è il rendere disponibili accoppiatori a corto raggio per collegare più chip insieme, senza compromettere velocità e qualità, allo scopo di sintetizzare un processore singolo e più grande, fondamentale per la scalabilità.

Il terzo componente sono i collegamenti per la comunicazione quantistica tra i processori quantistici multipli come quelli visti più sopra. IBM pensa di impiegare questi collegamenti per realizzare cluster che abiliteranno un sistema quantistico di dimensioni maggiori. Queste tre tecniche di scalabilità saranno tutte utilizzate da IBM per raggiungere nel 2025 l’obiettivo di un processore di oltre 4.000 qubit, costruito con più cluster di processori modulari.

IBM Quantum Safe, in nome della Cybersecurity

La roadmap IBM aggiornata prevede un impegno importante nel migliorare l’IBM Security per portare la cyber resilienza a un nuovo livello di protezione dei dati. Anche le minacce informatiche si evolveranno infatti insieme ai progressi dell’informatica quantistica: i dati oggi ritenuti protetti potrebbero essere vulnerabili domani di fronte a una futura minaccia quantistica. Nell’ottica di un attacco ‘harvest now, decrypt later’ tutti i dati – passati, presenti e futuri – che non sono protetti utilizzando la sicurezza quantistica possono essere a rischio e quindi più si rimanda la migrazione verso standard qualitativi sicuri, più i dati rimangono a rischio. Ricordiamo che IBM ha presentato un report sui bersagli preferiti dagli hacker.

L’esperto team IBM di qualificati crittografi ha sviluppato schemi quantistici sicuri per fornire soluzioni pratiche a questo problema. l’azienda, nell’ottica di portare questi schemi all’avanguardia delle tecnologie di sicurezza informatiche, sta collaborando con partner accademici, industriali e con il National Institute of Standards and Technology statunitense.

IBM sta per annunciare il suo nuovo portfolio Quantum Safe di tecnologie crittografiche e servizi di consulenza per proteggere nell’era quantistica i preziosi dati delle imprese.

La gamma dei servizi proposti comprende Quantum Safe Awareness, una programma di formazione pensato per fornire, ai professionisti e ai gestori della sicurezza, un flusso regolare di approfondimenti per la migrazione alla nuova generazione di crittografia quantistica sicura. Quantum Safe Scope Garage è un workshop pensato per insegnare a prioritizzare le iniziative di sicurezza quantistica in ambiti quali il rischio organizzativo, la strategia IT, le dipendenze date dalle supply chain e l’ecosistema operativo.

La valutazione e il rilevamento del rischio mediante l’automazione sono poi offerti, per esempio, da TSS zSystem Technical Services tramite zSystem Quantum Safe Assessment che consente alle organizzazioni di comprendere rapidamente le esposizioni agli attacchi di crittografia a base quantistica. Importante è poi la migrazione alla crittografia quantistica agile e sicura per portare le organizzazioni ai moderni e flessibili paradigmi quali i servizi crittografici. IBM ha già implementato la crittografia agile e quantistica sicura nello z16, il primo sistema di sicurezza quantistico del settore.

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Nicodemo Angì

Metà etrusco e metà magno-greco, interessato alle onde (sonore, elettriche, luminose e… del mare) e di ingranaggi, motori e circuiti. Da sempre appassionato di auto e moto, nasco con i veicoli “analogici” a carburatore e mi interesso delle automobili connesse, elettriche e digitali.

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