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Baidu presenta Qian Shi (乾始): il suo computer quantistico da 10 qubit. Facciamo il punto

Il 25 agosto, Baidu, azienda tecnologica leader in Cina, nota per i suoi motori di ricerca e capacità di intelligenza artificiale, ha annunciato il lancio del suo primo computer quantistico superconduttore e una soluzione di integrazione hardware-software quantistica su tutte le piattaforme che fornisce l’accesso a vari chip quantistici tramite app mobile, PC e cloud. 

L’annuncio è avvenuto alla prima conferenza per sviluppatori quantistici di Baidu, Quantum Create 2022, e ha visto la partecipazione di molti leader del settore, funzionari governativi e dirigenti di Baidu.

Il computer quantistico di Baidu appena rilasciato, chiamato “Qian Shi” (乾始, che si traduce approssimativamente in “l’origine di tutte le cose si trova nei cieli”), è un computer quantistico superconduttore di livello industriale a 10 Qubit in grado di incorporare il suo hardware con Stack di software di Baidu. 

Attualmente, il software quantistico di Baidu include Quanlse, una piattaforma basata su cloud per il controllo a livello di impulso di circuiti quantistici utilizzando SDK open source, Quantum Leaf, una piattaforma di calcolo quantistico nativa per il cloud disponibile tramite browser per PC o app mobile, QNET, un toolkit di RETE quantistica , QEP – un kit di strumenti per l’elaborazione degli errori quantistici e Paddle Quantum – un kit di strumenti per l’apprendimento automatico quantistico basato sulla piattaforma di deep learning PaddlePaddle di Baidu.

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QuantumLeaf connette gli utenti a veri computer quantistici invece che a simulatori.
QuantumLeaf connette gli utenti a veri computer quantistici invece che a simulatori.

Inoltre, Baidu ha anche completato la progettazione di un chip quantistico superconduttore a 36 qubit con accoppiatori, che “dimostra risultati promettenti di simulazione attraverso parametri chiave”, secondo Baidu. 

Qian Shi è ancora più potente se abbinato a Liang Xi, la “prima soluzione di integrazione hardware-software quantistica su tutte le piattaforme al mondo che offre servizi quantistici versatili attraverso implementazione privata, servizi cloud e accesso hardware”, secondo Baidu. 

Qian Shi incorpora il già citato software quantistico Baidu ed è in grado di essere applicato in campi come l’intelligenza artificiale, la simulazione dei materiali, l’istruzione, la biologia computazionale e la tecnologia finanziaria.

Sia Qian Shi che Liang Xi sono prodotti della strategia QIAN di Baidu: la svolta nella ricerca fondamentale di Quantum computing, la costruzione di infrastrutture quantistiche autonome e controllabili, l’accelerazione nelle applicazioni pratiche della frontiera quantistica e lo sviluppo della rete quantistica industriale .

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Il gigante tecnologico ha fondato il suo Institute for Quantum Computing presso Baidu Research nel marzo 2018 e mira a integrare le tecnologie quantistiche nel core business di Baidu, con particolare attenzione all’industrializzazione della tecnologia all’avanguardia. In oltre quattro anni di ricerca e sviluppo, Baidu ha presentato oltre 210 domande di brevetto di tecnologia di base nel campo della tecnologia quantistica.

Alla conferenza, Baidu spiega la sua visione, “Everyone Can Quantum”, che significa rendere l’informatica quantistica e le sue applicazioni accessibili e alla portata di tutti

“Con Qian Shi e Liang Xi, gli utenti possono creare algoritmi quantistici e utilizzare la potenza di calcolo quantistico senza sviluppare il proprio hardware quantistico, sistemi di controllo o linguaggi di programmazione”

ha affermato il dott. Runyao Duan, direttore dell’Institute for Quantum Computing presso Baidu Research. 

Il punto sul Quantum Computing

In generale, lo sviluppo del calcolo quantistico è ancora nelle sue fasi iniziali. Per metterlo in prospettiva, gli attuali computer quantistici sono equivalenti ai computer degli anni ’50, poco dopo il completamento dell’ENIAC (il primo computer digitale programmabile, elettronico e generico al mondo). 

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Nonostante i progressi scientifici nel campo quantistico siano ancora agli stadi infantili (relativamente parlando), anche se il campo ha un potenziale enorme.

Molti ritengono che l’informatica classica stia raggiungendo la fine. Come prevede la legge di Moore, il raddoppio del numero di transistor (un elemento del chip) si verificherebbe ogni due anni. Ogni volta che i transistor vengono ridimensionati, la densità dei componenti aumenterebbe e il costo verrebbe ridotto, con incrementi simili in termini di prestazioni ed efficienza energetica.

Affinché la previsione rimanga vera, gli ingegneri devono ridurre le dimensioni dei transistor. Per tracciare un quadro approssimativo del processo: il primo chip Intel nel 1971 è stato costruito con un processo a 10 micron (10.000 nanometri), con una densità di transistor di 188 tr/mm2. Al contrario, il processore A15 di Apple, introdotto nel 2021, ha una densità di transistor di 139.300.000 tr/mm2.

Alla fine, ci sono solo così tanti transistor che possono essere stipati su un pezzo di silicio. Gli ingegneri hanno cercato di spingere il limite fisico introducendo nuovi materiali come il nitruro di gallio e il grafene, o introducendo nuovi metodi come lo spostamento lungo la terza dimensione dal precedente progetto di chip bidimensionale.

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Tuttavia, non ci sono solo limiti fisici, ma anche vincoli economici: l’aggiornamento dei chip potrebbe essere molto costoso e pochissime aziende hanno il volume di affari per giustificare l’incorrere in questo costo, secondo Science Focus, citando Stephen Furber, uno dei principali progettista del microprocessore ARM.

A differenza dell’informatica classica, l’informatica quantistica consentirebbe incrementi più che raddoppiati. Le particelle quantistiche hanno una proprietà speciale: l’entanglement, che consentirebbe aumenti esponenziali di potenza. “Teoricamente, se si realizza l’accelerazione esponenziale del calcolo quantistico, la potenza di calcolo di un computer quantistico tollerante ai guasti da 100 Qubit potrebbe superare la potenza di calcolo combinata di tutti i computer del mondo oggi”, afferma Xiang Tao, presidente dell’Istituto di Pechino di Quantum Information Science, che ha parlato alla conferenza degli sviluppatori Quantum Create 2022 di Baidu.

Quantum ha un enorme potenziale in Cina

L’industria globale dell’informatica quantistica potrebbe crescere da 412 milioni di dollari nel 2020 a 8,6 miliardi di dollari nel 2027, secondo un’analisi IDC. Inoltre, l’industria globale del quantum potrebbe raggiungere gli 800 miliardi di yuan entro il 2031 e quasi il 70% delle principali imprese a livello mondiale ha espresso interesse a realizzare layout relativi al calcolo quantistico, come ha condiviso Baidu alla conferenza.

Quasi il 70% delle principali imprese globali ha espresso interesse a realizzare layout relativi al calcolo quantistico, ha condiviso Baidu alla conferenza.

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La Cina è un mercato con un enorme potenziale per l’informatica quantistica. La dimensione del mercato dell’industria della comunicazione quantistica cinese raggiungerà gli 80,5 miliardi di yuan nel 2023, prevede il Foresight Industry Research Institute. Molte aziende tecnologiche cinesi come Baidu, Alibaba, Huawei e Tencent hanno iniziato a esplorare l’informatica quantistica negli ultimi anni. A livello globale, la società tecnologica americana IBM è leader mondiale nel campo, secondo Fan Heng, ricercatore presso l’Istituto di fisica dell’Accademia cinese delle scienze. “Noi in Cina siamo in ritardo nello sviluppo dell’informatica quantistica e ora stiamo affrontando un problema in cui IBM è il creatore delle regole”.

Tuttavia, gli scienziati quantistici cinesi ei ricercatori di Baidu non si lasciano scoraggiare dalla situazione. “Il calcolo quantistico è come una maratona e la maratona è appena iniziata. Quindi penso che la Cina possa ancora cogliere l’opportunità”, afferma Fan.

Jin Yirong, ricercatore presso il Beijing Institute of Quantum Information Science, concorda con Fan sul fatto che l’informatica quantistica è un progetto a lungo termine e invita le aziende e gli individui a concentrarsi su qualcosa di più dei semplici interessi personali. 

“Dovremmo mostrare un cuore più grande, un atteggiamento più aperto e una prospettiva più alta… Dobbiamo vedere gli interessi della Cina, o anche più in generale, dobbiamo vedere gli interessi dell’umanità. “

La ricerca sull’informatica quantistica è in linea con l’iniziativa della Cina di diventare una grande potenza nel campo della scienza e della tecnologia. Secondo il quattordicesimo piano quinquennale cinese pubblicato nel marzo 2021, lo sviluppo di tecnologie all’avanguardia, come l’informatica quantistica e la comunicazione quantistica, dovrebbe essere accelerato per creare nuovi vantaggi in un’economia digitale.