Attualmente, i ricercatori e gli appassionati di informatica quantistica devono conoscere la programmazione quantistica; è semplicemente un must. Presto, però, potrebbe arrivare il computer quantistico in Cloud tutto ciò di cui avranno bisogno è un app store quantico e una riga di codice.
Non un app store come nel tuo smartphone, ma simile a un repository di codici di oggi, come GitHub, un tipo di libreria digitale in cui gli sviluppatori di software rendono il codice che hanno scritto a disposizione di chiunque.
E nel prossimo futuro, gli sviluppatori saranno in grado di inserire le loro linee di codice che chiameranno i computer quantistici per gestire compiti specifici che un normale computer non può fare.
Prevedo che i computer quantistici subiranno le stesse fasi di sviluppo dei computer classici per più decenni – ma molto più velocemente, in questo decennio.
Un decennio fa, c’erano solo poche decine di gruppi di ricerca che potevano codificare in quantistica. Quando IBM ha lanciato la sua piattaforma online Quantum Experience nel 2016, offrendo a tutti libero accesso ai processori quantistici attraverso il cloud, quel numero è cresciuto fino a qualche migliaio in appena una settimana.
Quattro anni dopo, il numero di programmatori che sperimentano algoritmi quantistici – ciò che la comunità chiama circuiti quantistici, le sequenze di istruzioni che definiscono i comandi per manipolare i dati e far funzionare un computer quantistico – è di centinaia di migliaia.
E presto, milioni di sviluppatori software nel mainstream IT inizieranno a costruire su questo sforzo progettando una miriade di circuiti quantici che tutti potranno usare.
Questa evoluzione andrà di pari passo con le stesse fasi di sviluppo dei computer classici per più decenni – ma molto più velocemente, in questo decennio. Ricordi Alan Turing? Ha sviluppato la sua teoria del software nel 1936, avviando l’informatica e l’ingegneria del software.
Quattro decenni dopo, era ancora il caso che solo coloro che sapevano scrivere software erano in grado di utilizzare i computer mainframe. E negli anni ’70, quando aziende come IBM e Apple iniziarono a costruire e vendere i primi personal computer, spesso veniva lasciato agli appassionati di software la scrittura di applicazioni che sarebbero state eseguite su di essi.
Ma rapidamente, le aziende di software hanno preso il comando e, man mano che i personal computer sono diventati più mainstream.
I computer quantistici mantengono la stessa promessa.
Primo, programmatori entusiasti; quindi, gli sviluppatori; e infine, repository di circuiti quantistici – o forse librerie – con circuiti sia open source che protetti da copyright, un’estensione naturale dell’ecosistema software di oggi.
Questo è l’inevitabile prossimo passo da cui le aziende e i laboratori universitari si sono concentrati negli ultimi anni: costruire qubit. Queste unità di base delle informazioni quantistiche sono analoghe ai bit molto più familiari utilizzati dai computer classici, semplici cifre binarie che possono avere un valore di 1 o 0, vero o falso.
I Qubit, d’altra parte, possono trovarsi in una sovrapposizione di 0 e 1 stati.
Nella nostra vita quotidiana, non vediamo sovrapposizione quando si tratta di oggetti – solo con le onde. Ma nel regno del piccolissimo, le particelle possono trovarsi contemporaneamente in più stati.
Possono farlo nuclei atomici con due orientamenti di spin, fotoni con due direzioni di polarizzazione. Nel caso dei computer quantistici IBM, qubit fatti da correnti elettriche superconduttori.
Oggi, i qubit non sono abbastanza performanti da consentire a un computer quantistico di superare una macchina classica in un compito utile. Ma i computer quantistici stanno rapidamente migliorando; stiamo diventando abbastanza bravi a fare qubit e la teoria alla base dei prossimi passi è solida.
Stiamo eseguendo una road map per creare qubit con un rumore molto basso, il che significa il più libero possibile dall’influenza dei disturbi esterni. Qualsiasi rumore interrompe il regno quantico, facendo crollare la fragile sovrapposizione nello stato finale del qubit, che è sempre 0 o 1.
Una volta che abbiamo abbastanza di qubit a basso rumore – alcune centinaia – applicheremo speciali codici di correzione degli errori per risolvere o mitigare i problemi rimanenti e riuscire a far funzionare circuiti quantistici più complessi.
Già, quando solo poche dozzine di qubit ci limitano a circuiti di dimensioni moderate, gli appassionati quantistici di tutto il mondo sono impegnati a creare codice da eseguire sui nostri computer quantistici, utilizzando IBM Quantum Experience.
Per creare i loro circuiti, codificano usando Qiskit , un kit di sviluppo software open source che abbiamo introdotto nel 2017. Qiskitters ha già progettato miliardi e miliardi di circuiti quantistici. All’inizio di maggio, durante la conferenza Digital Think di IBM, quasi 2.000 persone provenienti da 45 paesi hanno preso parte alla nostra Quantum Challenge e, utilizzando 18 sistemi IBM Quantum tramite IBM Cloud, hanno eseguito oltre un miliardo di circuiti al giorno su hardware quantistico reale.
Il futuro dei computer quantistici in Cloud IBM
Oggi, questi appassionati quantistici devono conoscere la programmazione quantistica, le porte e i circuiti. In caso contrario, non possono scrivere codice per un computer quantistico e non possono creare o utilizzare un circuito quantico.
Ma è solo temporaneo, poiché siamo ancora agli albori dell’era dei computer quantistici. È solo una questione di tempo prima che gli sviluppatori inizino a progettare sempre più circuiti per i loro scopi specifici, dall’apprendimento automatico, all’ottimizzazione, ai calcoli scientifici. Ciò porterà a librerie di circuiti quantici di cui tutti potranno beneficiare. Dovrai semplicemente scrivere una riga di codice in qualsiasi linguaggio di programmazione con cui lavori, e il sistema lo abbinerà al circuito della libreria e al giusto computer quantistico, quello con la configurazione più appropriata del chip, il modo in cui i fili superconduttori sono uniti per unire i qubit.
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