Alle porte della fantascienza: Intel ci parla delle CPU quantistiche e di quando arriveranno. Abbiamo avuto modo di fare quattro chiacchiere con Jim Clarke, direttore del settore Quantum Hardware per Intel, ovvero l’uomo a capo di tutta la sezione che ha in carico la realizzazione dei processori quantistici. Sfide, tempi e applicazioni pratiche sono i temi di cui abbiamo discusso.
Sono moltissimi gli appassionati che credono all’esistenza di “stanze segrete” all’interno delle aziende hi tech, dove tecnologie del futuro sono già pronte da anni in attesa di essere commercializzate. Non mancano gli appassionati che credono che il primo iPhone fosse pronto già da 10 anni prima del suo lancio, così come altri credono alla stessa cosa, con gli stessi gap temporali, per processori e altre tecnologie simili.
La realtà è molto differente ma per certi versi queste fantomatiche “stanze segrete” esistono veramente, da sempre, solo che il cartello all’ingresso indica solitamente “ricerca e sviluppo“. Pura fantascienza è invece il fatto che vi siano prodotti fatti e finiti con anni e anni di anticipo, poiché quello che poi vediamo sugli scaffali è il frutto di un lungo, lunghissimo percorso fatto di errori, strade senza uscita, successi e soddisfazioni, solitamente fatte un passo alla volta e molto lentamente.
Abbiamo avuto il privilegio di parlare con Jim Clarke, direttore del settore Quantum Hardware per Intel, per fare il punto su uno dei pochi argomenti che possono ancora stupire al giorno d’oggi, ovvero la realizzazione di un processore quantistico in grado di cambiare completamente il paradigma del mondo CPU, legato al silicio da molti decenni. C’è molta euforia nel settore e non a caso molti colossi stanno percorrendo la strada, zeppa di ostacoli, che porta alla CPU quantistica: non solo Intel ma anche Google, IBM, Microsoft e più di una azienda cinese sono al lavoro per raggiungere al più presto possibile l’ambizioso traguardo.
Il nostro illustre interlocutore ci ha ricordato però un fatto molto importante: sono serviti 10 anni per mettere a punto il primo transistor e altri 10 per il primo processore. Insomma, un messaggio chiaro per dire che l’annuncio di Tagle Lake al CES di Las Vegas, ovvero un modello funzionante di CPU quantistica da 49 qubit, segna un enorme successo per l’azienda ma è solo fra i primi passi di un lungo cammino. Non è assolutamente detto che quella vista sarà poi la versione definitiva a livello concettuale e di architettura, poiché esistono diversi modi per realizzare una CPU quantistica a livello proprio di struttura fisica. Attualmente aziende diverse proprongono diverse interpretazioni della CPU quantistica a livello hardware, ed è presto per capire quale sarà il miglior modello scalando in qubit.
Già, poiché per ora questi fantomatici qubit sono per definizione l’unità di misura dell’informazione codificata, ma sono tanti o pochi 49? Per rispondere alla domanda serve entrare in qualcosa in cui è necessario lavorare molto di fantasia e intuito per venirne fuori, come sempre quando c’è di mezzo la fisica quantistica. Se attualmente le CPU sono tutte accomunate dai sistemi binari, sì e no, 0 e 1, una CPU quantistica può elaborare informazioni di molti ordini di grandezza superiori con risultati in contemporanea, quindi non 1 o 0, ma 1 e 0 e molti altri valori. Stiamo semplificando molto ma è per capire.
Sulla carta, quindi, possiamo immaginare una CPU quantistica come migliaia e migliaia di volte più performante di una tradizionale, a parità di caratteristiche comparabili, sempre che questo sia possibile. Quindi, 49 qubit sono tanti o pochi? In realtà sono pochissimi: ne servono milioni per raggiungere quei risultati in grado di inaugurare una nuova era in campo informatico, con una svolta epocale in grado di cambiare tutto, ma proprio tutto, in diversi ambiti.
Uno dei problemi è che una CPU quantistica, e non solo quella di Intel, deve lavorare a una temperatura di 20 millikelvin, cioè appena sopra lo zero assoluto. Abbiamo detto però che Intel Tangle Lake è funzionante, infatti opera in una server farm nei Paesi Bassi di QuTech, azienda USA del Mariland che lì ha una sede attrezzata. Il freddo non è un gran problema: in Europa meno di 5 aziende sono in grado di fornire macchinari per ambienti operativi di questo tipo, ma appunto esistono e non è neppure una sola. Le CPU quantistiche però sono molto fragili e perdono l’informazione molto in fretta, motivo per cui il mantenimento di temperature così estreme è indispensabile, almeno per ora.
Secondo Jim Clarke serviranno 10 anni per arrivare a un sistema con CPU quantistica in grado di costituire una vera svolta rispetto alle CPU tradizionali. I campi di applicazione saranno quelli “soliti” dell’HPC: studio di nuovi materiali, previsioni meteorologiche, la cifratura dei dati e via dicendo, cose per cui esistono server farm intere pensate per fare più calcoli possibili nell’unità di tempo.
Insomma, tornando all’origine del nostro discorso, nella stanza segreta di Jim Clarke in Intel c’è davvero il futuro, anche se la CPU quantistica è ancora ai suoi primi passi. Ma di passi ne sta già facendo, deve crescere moltissimo ma la strada sembra essere segnata. Chi oggi, nel 2018, si aspetta una CPU quantistica in grado di fare calcoli impensabili, che ci tengono nascosta aspettando tempi più maturi, sappia che non è così. Tutto alla fine è più semplice e “normale”: i risultati si ottengono quasi sempre con fatica, determinazione e tanta, tanta pazienza.
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