Mercoledì Google ha annunciato un importante passo avanti nel campo dell’informatica quantistica, sostenendo di aver ottenuto il primo vantaggio quantistico verificabile. Il nuovo algoritmo”Quantum Echoes”di Google, in esecuzione sul suo chip Willow, ha eseguito un calcolo complesso sorprendentemente 13.000 volte più velocemente di quanto il supercomputer più potente del mondo potrebbe simularlo.
Dettaglio nella rivista scientifica Natura, il risultato segna un passo fondamentale verso la costruzione di macchine quantistiche pratiche.
I ricercatori ritengono che questi sistemi potrebbero un giorno risolvere problemi attualmente intrattabili in medicina, scienza dei materiali e altri campi. Questa pietra miliare sposta la corsa quantistica dalla scienza pura all’ingegneria verificabile e ripetibile con applicazioni nel mondo reale all’orizzonte.
Come affermato da Google nel suo annuncio,”Questa è la prima volta nella storia che un computer quantistico esegue con successo un algoritmo verificabile che supera le capacità dei supercomputer.”
Una nuova pietra miliare: vantaggio quantistico verificabile
Eseguendo un calcolo 13.000 volte più veloce di un supercomputer, L’ultimo risultato di Google è molto più di un semplice record di velocità. Rappresenta un progresso fondamentale nell’affidabilità e affidabilità dell’hardware quantistico, un ostacolo cruciale che il settore ha faticato a superare.
Condotto sul processore Willow da 105 qubit, l’esperimento ha eseguito con successo un algoritmo fisico che modella il modo in cui le informazioni si diffondono e si rifocalizzano attraverso un sistema quantistico.
Dietro i numeri da prima pagina si nasconde un risultato più profondo: la verificabilità. Per la prima volta, un computer quantistico ha dimostrato un’accelerazione in un compito che può essere ripetuto in modo affidabile e confrontato con la natura.
Ciò contrasta con le precedenti dimostrazioni di”supremazia quantistica”, che erano rivoluzionarie ma più difficili da confermare in modo indipendente. Secondo il CEO di Google Sundar Pichai,”Il risultato è verificabile, il che significa che può essere ripetuto da altri computer quantistici o confermato da esperimenti.”
Tale capacità sposta la tecnologia oltre le dimostrazioni una tantum nel regno del progresso coerente, guidato dagli ingegneri.
Chiamata Quantum Echoes, la nuova tecnica funziona inviando un segnale accuratamente elaborato nel sistema quantistico. I ricercatori quindi perturbano un singolo qubit e invertono con precisione l’evoluzione del segnale per ascoltare l'”eco”che ritorna.
Questo eco, amplificato da un fenomeno chiamato interferenza costruttiva, rivela informazioni incredibilmente sensibili sulla struttura e sulla dinamica del sistema.
Per anni, la promessa dell’informatica quantistica è stata mitigata dalla sfida degli errori e dell’instabilità. Questa svolta si basa direttamente sul successo del chip Willow nel 2024 nel raggiungere la correzione degli errori “sotto la soglia”.
Questo traguardo ha dimostrato che una volta che i qubit raggiungono una certa qualità, l’espansione del sistema può effettivamente ridurre gli errori invece di amplificarli, aprendo la strada a processori più grandi e stabili.
Dal banco di laboratorio al mondo reale: applicazioni e minacce
Con questo nuovo livello di precisione, Google è ottimista riguardo al percorso verso casi d’uso pratici. Hartmut Neven, fondatore e responsabile di Google Quantum AI, ha previsto una linea temporale chiara:”Con gli echi quantistici continuiamo a essere ottimisti sul fatto che entro cinque anni vedremo applicazioni nel mondo reale possibili solo sui computer quantistici.”
Le applicazioni più promettenti riguardano la simulazione del mondo naturale a livello molecolare, un compito che travolge anche i computer classici più potenti.
Una comprensione più profonda dell’intelligenza artificiale queste interazioni potrebbero sbloccare nuovi catalizzatori, batterie più efficienti e nuovi prodotti farmaceutici.
In un esperimento di prova di principio con l’Università della California, Berkeley, i ricercatori hanno utilizzato la tecnica Quantum Echoes per analizzare la struttura delle molecole.
I risultati suggeriscono che il metodo potrebbe diventare un potente strumento per la scoperta di farmaci e la scienza dei materiali. Come ha spiegato Google nel suo annuncio,”Proprio come il telescopio e il microscopio hanno aperto nuovi mondi invisibili, questo esperimento è un passo verso un’ambito quantistico’in grado di misurare fenomeni naturali precedentemente non osservabili.”
Tuttavia, la crescente potenza delle macchine quantistiche mette anche a fuoco una minaccia significativa: il potenziale di violare la crittografia moderna.
Un progresso di questa portata offre nuove urgenza del vettore di attacco “Harvest Now, Decrypt Later”, in cui gli avversari rubano dati crittografati oggi con l’intento di decrittografarli una volta che sarà disponibile un potente computer quantistico.
Tale minaccia ha spinto enti governativi come il NIST a finalizzare gli standard di crittografia post-quantistica (PQC) per difendersi da attacchi futuri.
Un rischio diretto è rappresentato dalle risorse e dalle comunicazioni digitali. Come Christopher Peikert, professore presso l’Università del Michigan, ha detto a Decrypt,”Il calcolo quantistico ha una ragionevole probabilità-più del 5%-di essere un importante, persino esistenziale, a lungo termine rischio per Bitcoin e altre criptovalute.”
Il silenzioso conto alla rovescia verso un mondo post-quantistico sta diventando sempre più forte.
La corsa affollata verso un futuro quantistico
I risultati di Google approdano in un campo estremamente competitivo in cui i giganti della tecnologia stanno scommettendo miliardi su strategie divergenti per costruire un computer quantistico tollerante ai guasti.
Mentre Google si concentra sulla dimostrazione di una velocità verificabile con i suoi qubit superconduttori, i suoi rivali stanno esplorando percorsi fondamentalmente diversi, ciascuno con i propri rischi e potenziali benefici.
IBM, pioniere nel campo, ha delineato un’ambiziosa tabella di marcia mirata a un sistema tollerante ai guasti entro il 2029. La sua strategia si basa su un recente passaggio a un codice di correzione degli errori più efficiente noto come qLDPC, che mira a ridurre drasticamente il numero di qubit fisici richiesti per creare un singolo qubit logico stabile.
AWS di Amazon, con il suo chip Ocelot, sta progettando”qubit bosonici”progettati per sopprimere naturalmente alcuni errori a livello hardware. La loro filosofia è quella di integrare la correzione degli errori nell’architettura da zero, anziché aggiungerla in un secondo momento.
Microsoft sta perseguendo una duplice strategia coraggiosa. Sta sostenendo un importante computer quantistico ad atomo neutro in Danimarca e contemporaneamente sviluppando i propri”qubit topologici”ad alto rischio e alto rendimento.
Il suo chip Majorana 1 mira a creare qubit intrinsecamente stabili, che potrebbero teoricamente eliminare del tutto la necessità di complesse correzioni di errori, sebbene la tecnologia rimanga sperimentale.
Ogni approccio presenta sfide ingegneristiche enormi e non è chiaro quale sarà alla fine il più scalabile e pratico.
Tuttavia, il progresso è innegabile. Winfried Hensinger, professore all’Università del Sussex, ha osservato che il lavoro di Google è”un’altra prova convincente che i computer quantistici stanno gradualmente diventando sempre più potenti.”
In definitiva, l’annuncio di Google riformula la corsa quantistica. La competizione non riguarda più solo il conteggio dei qubit grezzi o la velocità teorica, ma la creazione di sistemi in grado di produrre risultati verificabili, ripetibili e, in definitiva, utili.
Sebbene il settore non sia ancora al suo”momento ChatGPT”, questa svolta avvicina notevolmente quel giorno.
