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IBM a un passo da Google nella corsa alla potenza di calcolo quantistico
Al giorno d'oggi a Internet sono collegati tutti i tipi di cose, ma il computer di Jerry Chow si distingue. Raffreddato dall'elio liquido, il suo processore superconduttore utilizza la fisica quantistica per aggirare le regole della realtà quotidiana che limitano la potenza dei computer convenzionali.
Chow gestisce il gruppo di calcolo quantistico di IBM presso il centro di ricerca Thomas J. Watson dell'azienda a Yorktown Heights, New York. La squadra ha lanciato un sito web oggi con un'interfaccia che consente a programmatori e ricercatori esterni di testare algoritmi sul nuovo chip.
Chow dice che vuole prepararli per il punto indeterminato del futuro, quando questo tipo esotico di computer cloud sarà pronto per l'uso pratico. Vogliamo aiutare le persone a pensare in modo diverso e imparare a programmare un computer quantistico, afferma Chow.
IBM, Google, Microsoft e molti gruppi accademici stanno tutti cercando di sviluppare computer quantistici perché dovrebbero essere in grado di risolvere problemi praticamente impossibili per i computer convenzionali. Non molti gruppi di ricerca possono costruire chip come quelli di IBM e di solito non sono messi a disposizione di altri oltre a collaboratori selezionati, dice David Corey , ricercatore presso l'Institute for Quantum Computing dell'Università di Waterloo, Canada. E rendere un chip abbastanza affidabile da essere disponibile online 24 ore su 24, 7 giorni su 7 è impressionante, dice. Non conosco nessun sistema che mostri questa robustezza.
Il chip di IBM ha cinque dispositivi chiamati qubit che possono rappresentare dati digitali utilizzando la fisica quantistica.
Anche il gruppo di Chow dettagli pubblicati di un secondo nuovo chip quantistico oggi. Affermano che si avvicina più di qualsiasi altro prima alla dimostrazione di tutte le funzionalità di correzione degli errori necessarie per realizzare un computer quantistico universale, il tipo di computer quantistico meglio compreso dai teorici. Ma non esiste una macchina del genere perché i fisici non hanno capito come domare completamente la fragilità che deriva dal potenziale potere di rappresentare i dati utilizzando delicati stati quantistici.
Il documento di IBM non è sottoposto a revisione paritaria, ma il suo ultimo chip metterebbe l'azienda davanti a Google nella corsa per un computer quantistico universale. Il gigante della ricerca e della pubblicità ha istituito un nuovo laboratorio per costruire chip quantistici l'anno scorso (vedi Quantum Dream Machine di Google).
Tuttavia, nessuna delle due società prevede di costruire molto presto un computer quantistico universale.
I chip di calcolo quantistico sono costituiti da dispositivi chiamati qubit che rappresentano dati digitali utilizzando effetti quantistici. La loro potenza di calcolo deriva da strani trucchi come entrare in una modalità fragile chiamata sovrapposizione che può essere pensata simultaneamente come 0 e 1. Un pratico computer quantistico universale richiederebbe centinaia di migliaia o milioni di qubit a causa del peso considerevole del codice di correzione degli errori necessario. I chip annunciati oggi da IBM hanno cinque e sette qubit. Il miglior chip che il ricercatore capo di Google abbia realizzato ne ha nove.
Tuttavia, il team di Chow punta anche a un tipo più limitato di processore quantistico che possa offrire una scorciatoia alle ricchezze computazionali. Un cosiddetto computer quantistico analogico potrebbe funzionare con meno codice di correzione degli errori e quindi richiedere un numero molto inferiore di qubit. Sarebbe in grado di affrontare solo determinati problemi, ma includerebbero simulazioni chimiche importanti per la ricerca sull'energia e sui materiali e l'apprendimento automatico, afferma Chow.
Scott Aaronson , professore associato al MIT, dice che è un obiettivo degno. Dice che una raccolta di soli 50 qubit operati in questo modo sarà probabilmente il primo computer a dimostrare la supremazia quantistica: il potere di risolvere un problema computazionale immensamente difficile e forse praticamente impossibile per le macchine convenzionali. (Google l'anno scorso ha riportato un risultato sorprendente utilizzando un processore quantistico di un design diverso dall'avvio D-Wave, ma non è stato all'altezza della supremazia quantistica, vedi Google dice che il computer quantistico controverso funziona davvero.)
La prima chiara dimostrazione della supremazia quantistica sarà un'enorme pietra miliare nella storia della fisica e dell'informatica, afferma Aaronson. È plausibile, anche se non certo, che possa essere raggiunto nel prossimo futuro.
Chow dice che la sua squadra ha questo nel mirino. Non siamo così lontani dal costruirlo, dice. Crediamo che 50 qubit siano possibili nei prossimi anni.
Gli IBMers hanno concorrenza, però. Il team di calcolo quantistico di Google punta anche a costruire processori quantistici analogici e stima che potrebbe avere un chip con 100 qubit pronto in pochi anni. Gruppi accademici, per esempio presso l'Università del Maryland , stanno anche cercando di costruire processori quantistici analogici.
Chow di IBM è impassibile e prevede che la concorrenza si intensificherà man mano che diventerà più chiaro a cosa potrebbero essere utili i processori quantistici analogici. Ci sono un certo numero di aziende che si stanno accaparrando l'IP ora, dice. Penso che ci sarà più lavoro su questo quando questo scenario diventerà più chiaro.