I computer quantistici sono spesso messi a confronto con i computer classici, creando aspettative e polemiche. Nel 2019, Google aveva suscitato grande interesse affermando che il suo elaboratore quantistico, Sycamore, avesse superato le prestazioni di un computer tradizionale.
In seguito, queste affermazioni erano state messe in dubbio, ma Google ha recentemente pubblicato nuove evidenze che mirano a dimostrare la superiorità di Sycamore rispetto agli attuali supercomputer. Un aspetto interessante è l’individuazione di una fase in cui il rumore (ossia gli errori) risulta significativamente ridotto.
Verso un’era quantistica con meno errori
Un nuovo studio di Google, pubblicato su Nature, descrive l’esplorazione di strategie per utilizzare i computer quantistici attuali, caratterizzati da un elevato tasso di errore. Il problema principale è la “decoerenza”, ovvero il processo attraverso cui gli stati quantistici, necessari per i calcoli, perdono stabilità a causa delle interazioni con l’ambiente circostante, portando così a errori nei risultati.
Secondo quanto scoperto dai ricercatori, esistono però condizioni in cui anche i dispositivi odierni riescono a operare con un livello di errore piuttosto basso, rendendoli idonei a effettuare calcoli con buoni risultati. Sebbene ci siano ancora limitazioni sui tipi di calcoli possibili, in alcuni contesti specifici si intravede già un vantaggio rispetto alle controparti classiche.
L’esperimento di Google e i risultati promettenti
Google ha eseguito un benchmark chiamato “Random Circuit Sampling” (RCS), una serie di circuiti logici quantistici con misurazioni casuali che mirano a raggiungere un certo numero di stati quantistici.
In pratica, il computer quantistico deve eseguire una serie di calcoli che portano alla formazione di stati quantistici uniformemente distribuiti tra tutti quelli possibili. Questo approccio evita di limitarsi ai calcoli più semplici da realizzare per l’hardware attuale, includendo anche quelli più complessi.
Un’analogia utile per capire il concetto è quella di un aereo: per dimostrare che l’aereo può raggiungere qualsiasi aeroporto del mondo, si sceglie un insieme casuale di aeroporti rappresentativi; se l’aereo riesce a raggiungerli tutti, si può sostenere che è in grado di volare ovunque.
Allo stesso modo, Sycamore ha dimostrato di poter eseguire l’RCS con una performance superiore rispetto ai migliori supercomputer classici disponibili oggi, come Frontier. Secondo i ricercatori, occorrerebbero 10.000 anni a Frontier per ottenere lo stesso risultato.
Ciò che emerge come elemento più significativo è la scoperta di una sorta di “isola di stabilità” nei computer quantistici attuali: esistono specifiche condizioni in cui il livello di rumore è abbastanza basso da permettere l’esecuzione di calcoli con minori errori.
Questo risultato indica che, in attesa di sistemi quantistici più avanzati con capacità di correzione degli errori, è possibile sfruttare già oggi questi dispositivi per determinati compiti.
