Il computer quantistico ha la meglio su tutti i computer convenzionali

L'era dell'informatica quantistica potrebbe essere iniziata con una fuga di Internet. In un sito di laboratorio, i fisici di Google hanno utilizzato un computer quantistico per eseguire un calcolo che avrebbe travolto il miglior supercomputer convenzionale al mondo. Sebbene il calcolo specifico non abbia alcun uso noto, il risultato significa che gli scienziati hanno superato una pietra miliare nota come "supremazia quantistica". "È un grande risultato scientifico, - afferma il fisico Chad Rigetti, fondatore e CEO di Rigetti Computing a Berkeley e Fremont_ California-, impegnato a sviluppare i propri computer quantistici. "Google ha spiegato esattamente come avrebbe dimostrato la supremazia quantistica un paio di anni fa. Greg Kuperberg, matematico all'Università della California, Davis, definisce l'avanzata ottenuta "un grande passo verso il calcio d'inizio di qualsiasi argomento plausibile che la realizzazione di un computer quantistico sia impossibile". Secondo il Financial Times, che ha diffuso la storia erano presenti indicazioni sul sito web del Centro ricerche Ames della NASA a Moffett Field _California. I lettori hanno scaricato il manoscritto prima che svanisse, e sta circolando online. John Martinis, fisico che guida lo sforzo di calcolo quantistico di Google a Santa Barbara, in California, ha rifiutato di commentare la storia. Un computer quantistico mira a sfruttare gli strani aspetti della meccanica quantistica per eseguire tipi di calcoli che sommergerebbero un computer classico. Un computer classico dipende da "bit" di informazioni che possono essere impostati come zero o uno, un computer quantistico impiega qubit che possono essere impostati su zero, uno o, grazie alla meccanica quantistica, qualsiasi combinazione di zero e uno in corrispondenza contemporaneamente. Ciò consente a un computer quantistico di elaborare contemporaneamente una moltitudine di input. Ad esempio, un computer quantistico da 10 qubit potrebbe elaborare contemporaneamente 2 10 o 1024 possibili input invece di analizzarli uno alla volta. Il vero potere di un simile computer deriva da altri fenomeni quantistici. Per alcuni problemi computazionali, tutte le potenziali soluzioni possono essere pensate come onde quantistiche che scivolano simultaneamente tra i qubit. Sistemando le cose, quelle onde interferiscono l'una con l'altra in modo che le risposte errate si annullino a vicenda e la risposta giusta si spenga. Tale interferenza dovrebbe consentire a un computer quantistico a tutti gli effetti di hackerare gli attuali schemi di crittografia di Internet prendendo in considerazione gli enormi numeri che sono alla base di essi. Quest’ impresa richiederebbe migliaia di qubit, quindi Martinis e colleghi hanno concepito un problema in base al quale un computer quantistico con solo dozzine di qubit poteva superare qualsiasi concorrente convenzionale. I 53 qubit nel loro dispositivo sono costituiti da piccoli circuiti di metallo superconduttore che possono essere in uno stato a bassa energia per indicare zero, uno stato ad alta energia per denotarne uno o entrambi allo stesso tempo, almeno fino alla misurazione, quando questi due stati di strada collassano in un modo o nell'altro. Quindi hanno fatto interagire coppie di qubit in vari modi attraverso una serie fissa ma casuale di operazioni. Presi come un gruppo, i qubit emettono un numero qualsiasi compreso tra zero e 2 53 . Grazie all'interferenza quantica causata dalle operazioni, alcuni numeri dovrebbero apparire più spesso di altri. E con l'aumentare del numero di qubit, calcolare quella distribuzione irregolare delle uscite diventerebbe estremamente difficile per un normale computer. Quindi, se gli sperimentatori vedono lo schema ineguale dei numeri emessi, hanno prove che il loro dispositivo quantico ha calcolato qualcosa che un computer convenzionale non può. Come in ogni sforzo di calcolo quantistico, la chiave era preservare i delicati stati quantistici dei qubit durante tutto il processo. Il team di Google riferisce di essere riuscito a vedere il modello rivelatore nei numeri generati. Per dimostrare che lo schema non era solo rumore, sono stati confrontati i risultati per prove più piccole e sottogruppi di qubit con simulazioni di supercomputer. Tuttavia, non potevano farlo per i casi più gravi del problema. Stimano, infatti ciò che il computer quantistico potrebbe fare in poco più di 3 minuti richiederebbe la riproduzione di un supercomputer di 10.000 anni. La dimostrazione non è tanto un calcolo quanto uno sforzo per preparare uno stato quantico che è difficile da simulare. "I computer quantistici non sono" supremi "rispetto ai computer classici a causa di un esperimento di laboratorio progettato essenzialmente per ... implementare una procedura di campionamento quantistico molto specifica senza applicazioni pratiche,- afferma Dario Gil, direttore di IBM Research a Yorktown Heights_New York-, che è possibile sviluppando anche macchine con qubit superconduttori. Il computer di Google manca anche della possibilità di correggere errori, che possono essere la chiave per realizzare un computer quantistico a tutti gli effetti. “Ciò richiede la codifica di un singolo qubit "logico" più stabile , - ha spiegato Kuperberg- in diversi stati "fisici" meno affidabili, per consentire alla macchina di mantenere gli stati quantici molto più a lungo”.                                                                                                                                                    “Rigetti ha osservato che i risultati di Google potrebbero mettere l'azienda in una posizione ideale per dimostrare anche tale correzione degli errori. Gil esprime un'altra preoccupazione a lungo sostenuta da molti sul campo: “che dopo tutto l'hype che circonda la supremazia quantistica, l'informatica quantistica potrebbe sperimentare una delusione come quella che ha afflitto il campo dell'intelligenza artificiale dagli anni '70 fino all'attuale decennio, quando la tecnologia ha finalmente raggiunto le mete tanto sospirate”. Nel documento trapelato su Internet, tuttavia, i 76 autori concludono ottimisticamente: "Siamo solo un algoritmo creativo lontano da preziose applicazioni a breve termine".