Primo computer quantistico a 50 qubit in Russia

In un traguardo storico per la ricerca scientifica russa, l'Università statale Lomonosov di Mosca (MGU) ha presentato il primo prototipo nazionale di computer quantistico a 50 qubit, realizzato con atomi neutri di rubidio. L'annuncio, seguito da un test sperimentale riuscito il 19 dicembre 2024, segna un passo cruciale nel "calcolo quantistico" coordinato dalla società statale Rosatom, avviato dal governo russo nel 2020 per accellerare lo sviluppo di tecnologie quantistiche in diversi settori.

Tecnologia e Architettura: Atomi intrappolati con pinzette ottiche

Il sistema sviluppato in collaborazione con il Centro Quantistico Russo (RQC, utilizza una piattaforma basata su singoli atomi di rubidio raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto, intrappolati in reticoli ottici generati da laser ad alta precisione ("pinzette ottiche"). I qubit sono codificati negli stati quantistici interni degli atomi, manipolati mediante impulsi laser. 

"Il nostro prototipo è una complessa struttura ottica e criogenica, dove un sistema laser raffredda gli atomi e crea una sequenza ordinata di microtrappole", ha spiegato Stanislav Straupe, responsabile del settore computazione quantistica del Centro per le Tecnologie Quantistiche (CQT) dell'MGU. " La precisione a singolo qubit supera il 99,8%, mentre le operazioni a due qubit raggiungono il 90%. Gli atomi neutri offrono un percorso molto chiaro per scalare migliaia di qubit, grazie alla loro stabilità e ridotta interferenza ambientale".

Applicazioni attuali e prospettive future

Nonostante il computer sia ancora in fase sperimentale, la sua architettura e il suo sistema operativo permettono già l'esecuzione remota di algoritmi quantistici tramite piattaforme cloud, una funzione testata con successo durante l'esperimento di dicembre. Attualmente, il sistema è utilizzato per testare e simulare dinamiche molecolari e problemi di ottimizzazione lineare, settori in cui i computer quantistici possono superare di granlunga i supercomputer classici. 

Le ambizioni del team russo vanno però ben oltre. Sergej Kulik, direttore scientifico del CQT, evidenzia che l'obbiettivo è quello di raggiungere almeno 300 qubit entro il 2028, integrando il sistema con qubit logici e di correzione, fondamentali per applicazioni pratiche su larga scala. 

Tra i campi prioritari ci sono la chimica e la medicina quantistica, per la progettazione di materiali e farmaci innovativi attraverso una simulazione dettagliata di strutture molecolari. Sviluppo in ambito dell'intelligenza artificiale quantistica, tramite un'accellerazione del machine learning per big data in settori come la logistica e la finanza. Progresso nell'ambito dell'energia nucleare, tramite ottimizzazione dei reattori a fusione e fissione. 

Sinegia tra accademia e industria

Il progetto rientra in una strategia nazionale più ampia, mirata a garantire alla Russia un ruolo da protagonista nella corsa globale alle tecnologie quantistiche. Ekaterina Solnceva, direttrice per la digitalizzazione di Rosatom, ha specificato l'avvio di un programma per integrare i computer quantistici nella sfera industriale: "L'atomo è il cuore della nostra competenza. L'unione con le tecnologie quantistiche aprirà scenari rivoluzionari, dalla modellazione di reattori avanzati alla gestione di reti energetiche complesse". 

Una sfida aperta

Nonstante i progressi, restano sfide critiche da superare, come il miglioramento della coerenza quantistica e la riduzione del rumore termico. Grazie però ad un investimento di oltre 50 miliardi di rubli (circa 500milioni di euro) previsto nel prossimo decennio e una forte collaborazione tra MGU, RQC e industria, la Russia si posiziona tra i principali leader globali nella ricerca quantistica. 

Il prototipo dell'MGU non è solo un successo tecnologico, ma il simbolo dell'inizio di una nuova era dominata dalla fisica quantistica, dove i confini tra la ricerca fondamentale e l'apllicazione industriale diventano sempre più sottili.