Google lancia lo sforzo per costruire il proprio computer quantistico

Google sta per iniziare a progettare e costruire hardware per un computer quantistico, un tipo di macchina in grado di sfruttare la fisica quantistica per risolvere problemi che un computer convenzionale richiederebbe milioni di anni.

Nucleo quantistico : Le tecniche sviluppate presso l'Università della California, Santa Barbara, per costruire questo dispositivo, noto come qubit, verranno utilizzate per provare a costruire un computer quantistico funzionante presso Google.

Dal 2009, Google lavora con la controversa startup D-Wave Systems, che afferma di fare il primo computer quantistico commerciale . E l'anno scorso Google ha acquistato una delle macchine di D-Wave. Ma i test indipendenti pubblicati all'inizio di quest'anno non hanno trovato prove che il computer di D-Wave utilizzi la fisica quantistica per risolvere i problemi in modo più efficiente di una macchina convenzionale.

Ora Giovanni Martini , professore all'Università della California, Santa Barbara, si è unito a Google per creare un nuovo laboratorio di hardware quantistico vicino all'università. Cercherà di creare le sue versioni del tipo di chip all'interno di una macchina D-Wave.

Martinis ha trascorso più di un decennio lavorando su un approccio più collaudato all'informatica quantistica e ha costruito alcuni dei più grandi sistemi di qubit più privi di errori, gli elementi costitutivi di base che codificano le informazioni in un computer quantistico.

Vorremmo ripensare il design e realizzare i qubit in un modo diverso, afferma Martinis del suo sforzo per migliorare l'hardware di D-Wave. Pensiamo che ci sia un'opportunità nel modo in cui costruiamo i nostri qubit per migliorare la macchina. Martinis ha preso una posizione congiunta con Google e UCSB che gli consentirà di continuare la propria ricerca all'università.

I computer quantistici potrebbero essere immensamente più veloci di qualsiasi computer esistente in determinati problemi. Questo perché i qubit che lavorano insieme possono utilizzare le stranezze della meccanica quantistica per scartare rapidamente percorsi errati verso una soluzione e trovare quella corretta. Tuttavia, i qubit sono difficili da usare perché gli stati quantistici sono così delicati.

Chris Monroe , un professore che dirige un laboratorio di informatica quantistica presso l'Università del Maryland, ha accolto con favore la notizia che una delle principali luci del settore avrebbe lavorato sulla questione se progetti come D-Wave possano essere utili. Penso che questo sia un grande sviluppo che i ricercatori legittimi ci provino, dice.

Da quando ha mostrato la sua prima macchina nel 2007, D-Wave ha irritato i ricercatori accademici facendo affermazioni per i suoi computer senza fornire le prove che i suoi critici ritengono necessarie per eseguirne il backup. Tuttavia, l'azienda ha attratto 140 milioni di dollari di finanziamento e vendette molte delle sue macchine (vedi The CIA e Jeff Bezos Bet on Quantum Computing).

Non c'è dubbio che la macchina di D-Wave possa eseguire calcoli. E ricerca pubblicato nel 2011 ha mostrato che il chip della macchina ospita il giusto tipo di fisica quantistica necessaria per l'informatica quantistica. Ma mancano prove che utilizzi quella fisica nel modo necessario per sbloccare gli enormi incrementi di velocità promessi da un computer quantistico. Potrebbe risolvere problemi usando solo la fisica ordinaria.

Il precedente lavoro di Martinis si è concentrato sull'approccio convenzionale al calcolo quantistico. Ha stabilito una nuova pietra miliare nel campo questo aprile, quando il suo laboratorio ha annunciato che potrebbe funzionare cinque qubit insieme a tassi di errore relativamente bassi . Sistemi più grandi di tali qubit potrebbero essere configurati per eseguire praticamente qualsiasi tipo di algoritmo a seconda del problema in questione, proprio come un computer convenzionale. Per essere utile, un computer quantistico dovrebbe probabilmente essere costruito con decine di migliaia di qubit o più.

Il chip al centro dell'ultima macchina di D-Wave ha 512 qubit, ma sono collegati a un componente diverso, più limitato, noto come ricottura quantistica. Può eseguire solo un algoritmo specifico utilizzato per un tipo specifico di problema che richiede la selezione dell'opzione migliore in una situazione con molti requisiti concorrenti, ad esempio la determinazione del percorso di consegna più efficiente in una città.

Martinis è stato coautore di un articolo pubblicato in Scienza all'inizio di quest'anno che ha dato lo sguardo indipendente più rigoroso a una macchina D-Wave mai vista. Ha concluso che nei test eseguiti sul computer non c'erano prove di accelerazione quantistica. Senza questo, dicono i critici, D-Wave non è altro che un computer convenzionale sopravvalutato e piuttosto strano. L'azienda ribatte che i test della sua macchina hanno comportato problemi di tipo sbagliato per dimostrarne i vantaggi.

Il lavoro di Martinis sulla macchina di D-Wave lo ha portato a dialogare con Google e alla sua nuova posizione. La teoria e la simulazione suggeriscono che potrebbe essere possibile per i ricottori fornire accelerazioni quantistiche e lui la considera una questione aperta. C'è una scienza davvero interessante che le persone stanno cercando di capire, dice.

Martinis pensa che la sua tecnologia per la fabbricazione di qubit potrebbe creare migliori ricottura quantistica. In particolare, spera di realizzarne uno i cui qubit possano mantenere in modo più stabile uno stato quantistico noto come sovrapposizione, effettivamente sia 0 che 1 allo stesso tempo. I qubit della macchina di D-Wave possono mantenere sovrapposizioni per periodi che durano solo nanosecondi. Martinis ha costruito qubit che possono farlo fino a 30 microsecondi, dice.

Martinis realizza i suoi qubit da circuiti di alluminio costruiti su wafer di zaffiro e li raffredda a 20 millikelvin, una frazione sopra lo zero assoluto, in modo che diventino superconduttori. Il chip di D-Wave richiede un raffreddamento simile per funzionare, ma ha circuiti realizzati con un materiale superconduttore chiamato niobio, sopra wafer di silicio. Martinis sta per passare alla creazione di qubit su silicio e ritiene che alcuni materiali isolanti elettrici utilizzati nei chip di D-Wave possano limitarne le prestazioni.

Tuttavia, Google non ha rinunciato a D-Wave. In un dichiarazione in linea , il leader della ricerca quantistica di Google ha affermato che le due società continueranno a lavorare insieme e che il computer D-Wave di Google verrà aggiornato con un nuovo processore da 1.000 qubit quando sarà disponibile.

nascondere