AWS ha annunciato Ocelot, un chip per il calcolo quantistico che può ridurre fino al 90% i costi della correzione degli errori quantistici rispetto agli approcci attuali. Sviluppato dal team dell‘AWS Center for Quantum Computing presso il California Institute of Technology (Caltech), Ocelot rappresenta un progresso significativo verso la realizzazione di computer quantistici a tolleranza d’errore in grado di affrontare problemi scientifici e commerciali complessi

Per realizzare Ocelot, AWS ha progettato un’architettura innovativa, incorporando la correzione d’errore direttamente nella struttura del chip. La tecnologia chiave utilizzata è quella dei “cat qubit”, ispirati al celebre paradosso del gatto di Schrödinger. Questi qubit hanno la caratteristica intrinseca di ridurre alcuni tipi di errori, abbattendo così le risorse necessarie per la correzione.

La struttura di Ocelot prevede due microchip di 1 cm² ciascuno, impilati e collegati elettricamente. I circuiti quantistici sono stati realizzati con strati sottili di materiali superconduttori, tra cui il Tantalio, per migliorare le prestazioni, mentre i 14 componenti principali comprendono 5 cat qubit, 5 circuiti stabilizzatori e 4 qubit dedicati alla rilevazione degli errori.

Grazie a questa soluzione, AWS ha combinato per la prima volta la tecnologia dei cat qubit con altri componenti di correzione d’errore in un microchip scalabile, realizzato con tecniche di produzione simili a quelle dell’industria microelettronica. Secondo Oskar Painter, direttore della divisione Quantum Hardware di AWS, gli ultimi progressi della ricerca quantistica indicano che la domanda non è più se i computer quantistici pratici diventeranno realtà, ma quando.

“Ocelot è un passo fondamentale in questo percorso”, afferma Painter. “L’architettura di questo chip potrebbe ridurre i costi dei quantum computer di un quinto rispetto agli approcci attuali, accelerando lo sviluppo di macchine a tolleranza d’errore di fino a cinque anni”.

Uno dei principali ostacoli nella costruzione di computer quantistici affidabili è la loro estrema sensibilità al rumore. Anche le più piccole variazioni ambientali (vibrazioni, calore, interferenze elettromagnetiche da dispositivi come cellulari e Wi-Fi, e persino raggi cosmici) possono infatti alterare lo stato quantistico dei qubit, generando errori nei calcoli.

aws Ocelot

Per risolvere questo problema, i computer quantistici utilizzano tecniche di correzione d’errore quantistico, che distribuiscono le informazioni su più qubit per proteggerle dagli effetti esterni. Tuttavia, questo approccio richiede un numero enorme di qubit e, di conseguenza, costi proibitivi. “Il problema non è solo avere più qubit, ma farli funzionare in modo affidabile”, sottolinea Painter.

Per affrontare questa sfida, il team AWS ha sviluppato Ocelot con la correzione d’errore integrata fin dall’inizio, anziché aggiungerla in un secondo momento. “Abbiamo scelto il nostro qubit e l’architettura partendo dal principio che la correzione d’errore doveva essere l’elemento prioritario”, continua Painter.

Un modo semplice per comprendere questa innovazione è paragonarla al controllo qualità nella produzione industriale: se un’azienda può rilevare tutti i difetti con un solo punto di controllo anziché dieci, ottiene lo stesso risultato con meno risorse e un processo più efficiente. Ocelot punta a ottenere lo stesso effetto nel calcolo quantistico.

Questo progresso potrebbe accelerare lo sviluppo di applicazioni in diversi settori chiave:

  • Scoperta di farmaci più rapida ed efficiente
  • Sviluppo di nuovi materiali con proprietà innovative
  • Previsioni finanziarie più accurate, con modelli di rischio avanzati
  • Miglioramento dei processi di ottimizzazione, dalla logistica ai trasporti

Attualmente, Ocelot è ancora un prototipo, ma AWS ha confermato il suo impegno a investire nel quantum computing e a perfezionare la tecnologia. “Siamo solo all’inizio”, dice Painter. “Abbiamo ancora molte fasi di scaling da affrontare. È una sfida difficile, ma continueremo a investire nella ricerca di base e a collaborare con il mondo accademico per migliorare costantemente il nostro approccio. L’obiettivo finale è creare un ciclo continuo di innovazione e miglioramento, in modo da portare il calcolo quantistico dal laboratorio alla realtà”.