Nuovi colpi di scena sulla strada per la supremazia quantistica

IBM

Dopo decenni di pubblicità e titoli, i computer quantistici sono finalmente pronti a dimostrare la loro superiorità rispetto alle macchine convenzionali.

Precisamente quando ciò accadrà è un po' confuso, però. Inoltre, ci vorrà ancora un po' prima che queste macchine magiche abbiano un impatto notevole sulle nostre vite.

Si ritiene che il punto in cui una macchina quantistica dovrebbe essere in grado di eseguire calcoli troppo complessi per essere modellati su qualsiasi macchina convenzionale, un punto di riferimento noto come supremazia quantistica, sia di circa 49 qubit, l'equivalente quantistico dei bit che rappresentano uno o 0 in un computer convenzionale.

I ricercatori di Google sembrano essere in testa alla corsa per una macchina a 49 qubit (vedi Il nuovo chip di Google è un trampolino di lancio per il Quantum Computing Supremacy). All'inizio di questa settimana, tuttavia, i ricercatori del laboratorio di ricerca quantistica di IBM a Yorktown Heights, New York, dimostrato che è possibile modellare il comportamento di un computer quantistico oltre il limite di 49 qubit sfruttando diverse tecniche matematiche intelligenti. IBM sta anche consentendo ai programmatori di sperimentare con i suoi computer quantistici attraverso una piattaforma cloud chiamata IBM Q .

Due scienziati dell'informatica quantistica IBM, Hanhee Paik (a sinistra) e Sarah Sheldon, esaminano una delle macchine dell'azienda. IBM

Non pensiamo che ci sarà un singolo punto di riferimento o metrica per misurare la capacità di un computer quantistico, afferma Bob Wisnieff , un ricercatore presso IBM che è coinvolto nel nuovo lavoro di simulazione. Stiamo esaminando attivamente metodi che mostrano che le macchine quantistiche hanno un vantaggio rispetto ai sistemi classici.

Un computer quantistico avrà bisogno di molto più di 49 qubit per essere utile. La misura migliore sarà affrontare i problemi reali e non è chiaro quando ciò diventerà possibile, sebbene lo slancio stia crescendo.

Per superare ciò che i computer convenzionali possono ottenere elaborando informazioni sotto forma di bit convenzionali, i computer quantistici sfruttano la natura controintuitiva e probabilistica della fisica su scala atomica e subatomica. Sfruttando la sovrapposizione e l'entanglement, concetti che hanno sconcertato e infastidito Einstein, queste macchine possono calcolare in un modo fondamentalmente diverso, eseguendo calcoli immensamente complessi a velocità altrimenti inconcepibili (vedi 10 Breakthrough Technologies 2017: Practical Quantum Computers).

Nonostante l'andirivieni sulla misura della capacità di un computer quantistico, il consenso tra gli esperti è che raggiungere i 49 qubit sarebbe comunque un passo significativo. Qualsiasi sistema con molti qubit vale la pena, perché per arrivare a 1.000 o 1.000.000 di qubit dobbiamo prima occuparci di 100, dice Cristoforo Monroe , professore all'Università del Maryland che studia la teoria dell'informazione quantistica. La simulazione di componenti quantistici svolge un ruolo importante nel guidare il progresso verso sistemi più complessi, poiché non è sempre pratico testare il comportamento di un progetto utilizzando hardware reale.

Sia Google che IBM stanno sviluppando le loro macchine utilizzando circuiti superconduttori raffreddati a temperature estreme. IBM ha annunciato una macchina da 16 qubit e si ritiene che Google abbia una macchina da 22 qubit, anche se la società deve ancora confermarlo ufficialmente.

Il chip da 16 qubit di IBM.

Mentre corrono per costruire i primi computer quantistici pratici, le persone coinvolte si stanno anche affrettando a sviluppare gli strumenti software che renderanno utili queste macchine. Oltre alla piattaforma cloud di IBM, questa settimana Google e una startup californiana chiamata Rigetti Computing annunciato software per convertire simulazioni chimiche in una forma che un computer quantistico può gestire. Questo nuovo software, chiamato Open Fermion , è disponibile gratuitamente e progettato per funzionare con altri computer quantistici, inclusi quelli di IBM.

La chimica e la scienza dei materiali sono il primo obiettivo per l'informatica quantistica perché la tecnologia potrebbe offrire un modo per modellare le interazioni degli atomi a livelli di complessità completamente nuovi (vedi I chimici sono i primi in linea per trarre vantaggio dal Quantum Computing).

Storia correlata

Storia correlata

Monroe afferma che sforzi come IBM Q e OpenFermion si dimostreranno cruciali per aprire potenziali applicazioni della tecnologia man mano che si espande.

Credo che nei prossimi cinque o dieci anni avremo macchine da 100 e più qubit che saranno disponibili per chiunque, e questo sarà il momento in cui verranno trovate applicazioni utili, dice Monroe. La mia ipotesi è che le applicazioni quantistiche utili saranno trovate solo dopo aver costruito macchine quantistiche che possono essere utilizzate da persone che conoscono problemi difficili nella logistica, nei mercati economici, nel riconoscimento di modelli e nella modellazione dei materiali.

Tuttavia, sta crescendo l'interesse sul fatto che i computer quantistici possano essere utili anche per l'apprendimento automatico Andrea Childs , un altro professore dell'Università del Maryland, afferma che questa rimane una sfida aperta. C'è davvero molto entusiasmo sull'apprendimento automatico quantistico, dice. Penso che quest'area sia molto interessante, ma la sua promessa è tutt'altro che chiara.

Scott Aaronson , professore all'Università del Texas ad Austin e capo del suo Quantum Information Center, ha detto in a post sul blog recente che il documento di IBM sulla supremazia quantistica non ha sminuito l'importanza dell'obiettivo della supremazia quantistica di Google.

Parlando via e-mail a Revisione della tecnologia del MIT , Aaronson ha anche avvertito che la pietra miliare attirerà senza dubbio un notevole clamore. Naturalmente c'è il rischio che le cose sulla supremazia quantistica vengano sopravvalutate e fraintese, ha scritto. In questo campo, cosa non è stato?

nascondere