Computer quantistici: IBM dimostra tre volte il vantaggio quantistico

IBM ha dimostrato quello che chiama un triplice vantaggio quantistico, mostrando scenari in cui i suoi computer quantistici possono eseguire calcoli che le macchine classiche non possono gestire. Questo risultato è stato annunciato congiuntamente con le società di software quantistico Algorithmiq e Qedma, insieme a ricercatori dell'Università di Chicago. Secondo il post sul blog della società e i manoscritti accademici che lo accompagnano, i risultati sono stati verificati e rappresentano un importante passo avanti nella dimostrazione delle capacità pratiche del calcolo quantistico. La dimostrazione ha utilizzato il chip Heron di IBM, che contiene 156 qubit superconduttori.

Questi qubit sono le unità fondamentali del calcolo quantistico, permettendo al sistema di elaborare le informazioni in modi che i bit classici non possono. In ciascuno dei tre scenari presentati, il computer quantistico esegue compiti che sarebbero impossibili o impraticabili per i computer tradizionali da completare in un lasso di tempo ragionevole. Ognuno dei tre casi comporta problemi che sono teoricamente irrisolvibili per i sistemi classici. Ad esempio, uno scenario si concentrava sulla risoluzione di complessi problemi di ottimizzazione, un altro affrontato le sfide nella simulazione di strutture molecolari, e il terzo si occupava di algoritmi crittografici.

In tutti i casi, il computer quantistico ha prodotto risultati non solo più veloci, ma anche verificabili attraverso modelli teorici, anche quando i metodi di verifica classici sono falliti a causa di limiti computazionali. Questo segna una pietra miliare critica perché molti processori quantistici attuali sono ancora limitati a compiti semplici che possono essere controllati utilizzando computer convenzionali. La capacità di dimostrare il vantaggio quantistico, in cui un computer quantistico supera chiaramente una controparte classica, è essenziale per andare oltre le piattaforme sperimentali nelle applicazioni del mondo reale. Jay Gambetta, direttore di IBM Research, ha sottolineato il significato di questi risultati.

I ricercatori dell'Università di Chicago hanno collaborato a stretto contatto con IBM e le altre aziende per progettare e convalidare gli esperimenti. Il loro lavoro ha comportato lo sviluppo di nuovi algoritmi su misura per l'hardware quantistico, garantendo al contempo che i risultati potessero essere verificati utilizzando teorie matematiche consolidate. Questo approccio aiuta a colmare il divario tra le previsioni teoriche e l'implementazione pratica.

La dimostrazione si basa su precedenti sforzi di IBM e altri giganti della tecnologia per spingere i confini della tecnologia quantistica. All'inizio di quest'anno, IBM ha svelato una tabella di marcia che delinea i piani per sviluppare processori quantistici sempre più potenti in grado di gestire compiti più complessi. Gli ultimi risultati suggeriscono che l'azienda sta facendo progressi verso il raggiungimento di sistemi quantistici scalabili e resistenti ai guasti che possono risolvere problemi attualmente fuori portata. Gli esperti del settore hanno notato che la verifica dei calcoli quantistici è una sfida significativa. I computer classici spesso non hanno la capacità di simulare accuratamente sistemi quantistici su larga scala, rendendo difficile confermare se i risultati quantistici sono corretti.

Utilizzando modelli teorici per verificare le loro scoperte, IBM e i suoi partner hanno introdotto un metodo che potrebbe diventare una pratica standard nella ricerca futura. Le implicazioni di questa svolta si estendono oltre il mondo accademico. Le potenziali applicazioni includono progressi nella scoperta di farmaci, nella scienza dei materiali, nella modellazione finanziaria e nell'intelligenza artificiale. Se i computer quantistici possono costantemente superare le controparti classiche in queste aree, potrebbero rivoluzionare le industrie dipendenti dal calcolo ad alte prestazioni. IBM non ha specificato quando tali vantaggi quantistici potrebbero tradursi in prodotti commerciali.

Tuttavia, l'azienda ha già indicato in precedenza che intende raggiungere la supremazia quantistica, un punto in cui i computer quantistici supereranno quelli classici in compiti specifici, entro i prossimi anni.