Computer quantistico: risolto in 36 millisecondi un problema che richiederebbe 9000 anni
I ricercatori in Canada hanno condotto un esperimento di calcolo quantistico capace di completare in una frazione di secondo un calcolo che richiederebbe 9000 anni con un computer convenzionale. A capo del team di ricercatori c’è Jonathan Lavoie, fisico sperimentale presso la società di informatica quantistica. Il team ha progettato un dispositivo in grado di campionare una distribuzione di probabilità sconosciuta della luce che passa attraverso una rete di fibre ottiche.
Il campionamento del bosone gaussiano grazie ai computer quantistici
Il problema risolto in pochi microsecondi riguarda il campionamento del bosone gaussiano, che avrebbe richiesto almeno 9 mila anni per essere risolto. Pubblicato su Nature, il lavoro ha dato agli autori la certezza di prevedere che il loro dispositivo, che hanno battezzato Borealis, avesse ottenuto un “vantaggio quantistico” rispetto al calcolo convenzionale.
In media, i migliori algoritmi e supercomputer disponibili impiegherebbero più di 9.000 anni per produrre, utilizzando metodi esatti, un singolo campione dalla distribuzione programmata. Borealis, invece, richiede solo 36 microsecondi.
Jonathan Lavoie e colleghi
Il risultato avrebbe addirittura anche mostrato un vantaggio di oltre 50 milioni di volte rispetto a quello riportato dalle precedenti macchine fotoniche. I ricercatori hanno implementato trasformazioni su un treno di luce compressa, o impulsi di luce che mostrano incertezza quantistica. Hanno anche utilizzato una sequenza di tre beamsplitter variabili (VBS) e anelli di fibra stabilizzati in fase che fungono da memoria buffer efficace per la luce. Tutto questo è servito al sistema per essere sintonizzato o “programmato”, e memorizzare informazioni.
La supremazia quantistica
Come affermato sulla rivista Nature, l’esperimento è di grande importanza perché i processori fotonici programmabili erano più vicini alla forma che potrebbe assumere un dispositivo commerciale quantistico rispetto ad altri precedenti esperimenti di calcolo quantistico di prova.La supremazia quantistica o il vantaggio quantistico è l’idea che un computer quantistico, che elabora le informazioni come bit quantistici (qubit), può risolvere problemi che i computer convenzionali non possono (in un ragionevole lasso di tempo).
Nel dicembre 2019, Google ha rivendicato la supremazia quantistica. L’azienda aveva configurato un computer quantistico per produrre risultati che avrebbero richiesto ai computer convenzionali circa 10.000 anni per replicarsi: un evento storico. Ma l’affermazione è stata fortemente contestata da IBM, altra grande azienda partecipante alla corsa verso l’informatica quantistica. Secondo un articolo di accompagnamento di Daniel Jost Brod, assistente professore presso l’Università Federale Fluminense di Rio de Janeiro, gli esperimenti canadesi avvicinano i ricercatori al vantaggio quantistico per un insieme ristretto di algoritmi. Ciò rappresenterebbe un importante passo avanti, sebbene i computer quantistici non siano ancora all’altezza dell’utilità dei tradizionali computer digitali generici.
I computer quantistici a tutti gli effetti sono ancora una prospettiva lontana, ma [Lavoie e colleghi] ci hanno portato un passo avanti verso la realizzazione di tali dispositivi.
Lavoie e colleghi
Tuttavia, Jost Brod ha sottolineato che il vantaggio quantistico è una specie di bersaglio mobile poiché i computer convenzionali eseguono algoritmi sempre più sofisticati che possono falsificare i risultati quantistici.
Il vantaggio quantistico non è una soglia ben definita, basata su un’unica figura di merito. E man mano che gli esperimenti vanno avanti, così anche le tecniche per simularli. Possiamo aspettarci che dispositivi quantistici da record e algoritmi classici nel prossimo futuro possano sfidarsi per il primo posto.
Jost Brod