mercoledì, Dicembre 1, 2021
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Un computer quantistico desktop per soli 5.000 dollari

Un computer quantistico economico e portatile, destinato a scuole e college, sarà lanciato entro la fine dell’anno.

Una start-up cinese ha annunciato l’intenzione di vendere un computer quantistico desktop che costa meno di 5.000 dollari. Il nuovo dispositivo portatile fa parte di una gamma denominata SpinQ, destinata a scuole e college. È prodotto dalla Shenzhen SpinQ Technology, con sede a Shenzhen, in Cina.

Questo non è il primo computer quantistico dell’azienda. L’anno scorso ha iniziato a vendere un computer quantistico desktop che costava circa 50.000 dollari. Bisognerebbe avere una scrivania molto robusta però, dato che il dispositivo pesa 55 kg.

Ma il nuovo computer sarà più semplice, più portatile e più economico. “Questa versione semplificata dovrebbe essere rilasciata nel quarto trimestre del 2021, in modo che possa essere più conveniente per la maggior parte delle scuole in tutto il mondo“, afferma il team di sviluppo del dispositivo.

Il prezzo della macchina è in netto contrasto con il mercato attuale dei computer quantistici commerciali, che possono costare fino a 10 milioni di dollari ed elaborare più di 50 qubit.

Come funziona SpinQ?

SpinQ è però molto meno potente, in grado di elaborare solo 2 qubit e si basa su una tecnologia completamente diversa chiamata risonanza magnetica nucleare. Questo funziona intrappolando molecole appositamente selezionate in un potente campo magnetico e poi fulminandole con impulsi a radiofrequenza per manipolare gli spin degli atomi che contengono.

Dopo ogni serie di impulsi radio, gli atomi si rilassano ed emettono i propri segnali di radiofrequenza, che rivelano il loro nuovo stato. In questo modo è possibile capovolgere lo spin degli atomi (che equivale a cambiare uno 0 in 1 nell’informatica classica) e far interagire gli spin degli atomi vicini, il che può simulare operazioni matematiche, e infine registrare il risultato.

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Il composto al centro della macchina SpinQ è il dimetilfosfato, una molecola tetraedrica composta da un atomo di fosforo, un atomo di idrogeno, un ossigeno e due gruppi CH3O. Questo composto assume forma liquida incolore a temperatura ambiente.

Il dimetilfosfato è l’ideale perché gli atomi di fosforo e idrogeno sono legati l’uno all’altro e abbastanza vicini da interagire ma possono essere manipolati in modo indipendente.

Per garantire che i segnali radio degli atomi di idrogeno e fosforo siano abbastanza forti da essere captati, è necessario utilizzare un numero enorme di molecole, circa 10 ^ 15. Ciò richiede alcune gocce di liquido, che si trovano in una piccola fiala al centro del potente campo magnetico.

La tecnica è largamente diffusa ed è stata a lungo utilizzata per realizzare immagini mediche. In effetti, i primi computer quantistici costruiti negli anni ’90 usavano esattamente lo stesso approccio.

Allora, questo approccio era costoso perché i campi magnetici abbastanza forti da svolgere questo tipo di lavoro potevano essere creati solo da potenti magneti superconduttori. Questi devono essere raffreddati alla temperatura dell’elio liquido, un compito difficile che richiede apparecchiature costose e ingombranti.

Ma il team SpinQ usa invece magneti permanenti. Questi possono ora produrre campi fino a un Tesla di potenza, decine di migliaia di volte più forti del campo terrestre.

Per il calcolo quantistico, il campo deve essere molto regolare. Quindi il team utilizza una tecnica chiamata shimming che genera un secondo campo magnetico in grado di annullare eventuali irregolarità nel campo più forte. Il risultato è un campo magnetico estremamente potente e regolare.

Che potenza di calcolo ha?

La macchina deve solo essere collegata a un normale computer con un pacchetto software in grado di controllarla.

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Sebbene elabori solo 2 qubit, il dispositivo SpinQ è in grado di eseguire una serie di calcoli quantistici straordinari. Ad esempio, può implementare una versione dell’algoritmo di Grover, che può cercare in un database più rapidamente di un algoritmo classico.

Con solo 2 qubit, nessuno di questi algoritmi sarà più potente di quanto sia possibile con un computer convenzionale. In effetti, non si avvicinano. Ma il punto è dimostrare il calcolo quantistico e consentire agli studenti di provarlo da soli.

Il team SpinQ afferma di aver spedito il suo progetto precedente, chiamato SpinQ Gemini, a istituzioni in Canada, Taiwan e Cina. Ma ad un costo di 50.000 dollari l’uno, non sono poi seguiti investimenti in merito.

Ecco perché l’azienda lancerà la versione più economica entro la fine dell’anno basata sulla stessa piattaforma. Sta anche lavorando su un dispositivo più potente in grado di elaborare 3 o 4 qubit.

Competizione? No, istruzione

Tuttavia, questi dispositivi non potranno mai eguagliare la potenza dei computer quantistici con cui Google, IBM, Microsoft e altri stanno già utilizzando. Uno degli svantaggi del calcolo quantistico basato sulla risonanza magnetica nucleare è che le macchine non possono gestire più di una dozzina di qubit. In effetti, c’è un certo dibattito sul fatto che questi tipi di calcoli siano davvero quantistici.

Ma lo scopo dei produttori di dispositivi SpinQ non è la competizione. Il loro obiettivo è l’istruzione. “Riteniamo che i prodotti di computer quantistici portatili a basso costo faciliteranno l’esperienza pratica per insegnare l’informatica quantistica a tutti i livelli“, affermano.

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