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Il Giappone cambia approccio al quantum computing con Shunkai
L'Institute for Molecular Science giapponese ha messo in funzione Shunkai, il primo computer quantistico nazionale ad atomi neutri con hardware, controlli e software integrati. La macchina usa fasci laser per tenere in posizione singoli atomi e può operare senza il frigorifero criogenico richiesto da molti sistemi a circuiti superconduttivi. La piattaforma sarà aperta in parte a ricercatori esterni, che potranno provare programmi e tecniche per correggere gli errori dei qubit.
Il nome tecnico è sistema full-stack: un comando dell'utente attraversa il software e l'elettronica di controllo, diventa un'operazione sugli atomi e produce un risultato leggibile. Il progetto è guidato dal fisico Kenji Ohmori nell'ambito del programma giapponese Moonshot. L'istituto ha sviluppato l'integrazione del sistema con Hitachi per il software e Infleqtion per l'unità di elaborazione quantistica.
Nel cuore di Shunkai, le pinzette ottiche create da laser focalizzati catturano gli atomi in una camera a vuoto e li dispongono in un reticolo. Microonde e luce laser modificano il loro stato quantistico; una telecamera legge poi la fluorescenza emessa da ciascun atomo. Ogni atomo funziona come un qubit, l'unità di informazione che può essere preparata anche in una sovrapposizione degli stati zero e uno.
La disposizione degli atomi può cambiare durante il calcolo, permettendo di scegliere quali qubit far interagire e intrecciare quantisticamente. Questa flessibilità offre ai ricercatori una strada per sperimentare circuiti diversi sulla stessa macchina. Il tema delle prestazioni misurabili richiama la nostra analisi su una scoperta nel quantum computing: per studiare gli errori servono dati sulle operazioni effettivamente eseguite.
La configurazione iniziale prevede circa 50 qubit, con un'espansione programmata a circa 500. L'accesso parziale a utenti esterni servirà a sviluppare applicazioni e a provare la correzione degli errori quantistici, necessaria quando piccole perturbazioni compromettono i calcoli. In concreto, gruppi di ricerca e aziende potranno verificare sullo stesso sistema se software e metodi di controllo funzionano anche fuori dai propri laboratori.
Ohmori prevede inoltre di collegare Shunkai alla struttura di supercalcolo condivisa dell'istituto per creare un centro di calcolo ibrido con GPU e processore quantistico. I ricercatori avrebbero così accesso alle due risorse nella stessa infrastruttura, con la possibilità di sviluppare applicazioni che le usino insieme. La computazione quantistica entrerebbe in una struttura di ricerca già utilizzata, anziché restare un apparato isolato.
Il traguardo dichiarato per marzo 2031 è un sistema accessibile dall'esterno con 10.000 qubit fisici e capacità di rilevare e correggere gli errori. È un obiettivo di sviluppo, non una prestazione già dimostrata: Shunkai dovrà ancora mostrare operazioni stabili e affidabili mentre il numero degli atomi cresce.
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