SCIENZA E RICERCA

Supremazia quantistica: l'epocale annuncio di Google che attende conferma

Secondo una notizia riportata dal Financial Times un team di ricercatori di Google guidati dal fisico John Martinis per la prima volta avrebbe raggiunto la supremazia quantistica: significa che un computer equipaggiato con un processore che sfrutta i principi della meccanica quantistica sarebbe riuscito a effettuare un'operazione di calcolo fuori dalla portata del più potente computer classico a nostra disposizione, o che comunque terrebbe quest'ultimo impegnato per un tempo lunghissimo e dunque non utile.

C'è però un giallo dietro la vicenda. Il paper che documenta il lavoro (intitolato: “Quantum supremacy using a programmable superconducting processor” e ora disponibile su diverse piattaforme, come docdroid.net o inverse.com) è stato pubblicato la settimana scorsa su un sito della Nasa (il Nasa Technical Report Server), ma dopo qualche ora è stato rimosso. La conferma ufficiale della notizia dunque non è ancora arrivata, ma lo scorso giugno il direttore del settore ingegneristico di Google Hartmut Neven aveva annunciato, in un'intervista a Quantamagazine, che il campo stava crescendo a ritmi esponenziali e che il momento in cui le tecnologie quantistiche avrebbero superato quelle tradizionali sarebbe giunto entro la fine del 2019.

A luglio dell'anno scorso Google aveva firmato proprio con l'agenzia spaziale statunitense un accordo per studiare le performance della macchina quantistica, in particolare di un processore a 72 qubit, battezzato Bristlecone, e sviluppato dal Google AI Quantum Lab, diretto prorpio da Hartmut Neven. Il processore a 72 qubit si era però dimostrato difficile da controllare, tanto che Google ha lavorato parallelamente con un altro processore a 53 qubit, chiamato Sycamore, che sarebbe il protagonista della supremazia quantistica appena annunciata.

I computer classici sono composti da microscopici circuiti elettrici che elaborano lunghissime sequenze di bit (binary digits). Ciascun bit è o uno 0 o un 1. Nel computer quantistico l'informazione viene codificata in qubit (bit quantistici) e ciascun qubit può essere un intreccio di 0 e 1. La meccanica quantistica è una disciplina bizzarra e ci dice che a dimensioni subatomiche la materia ha un comportamento intrinsecamente probabilistico: ciascun sistema ha una certa probabilità di trovarsi in un certo stato e un'altra probabilità di trovarsi in un altro stato. Erwin Schrödinger, tra i pionieri della disciplina, si inventò l'icona del gatto, di Schrödinger appunto, chiuso in una scatola, e che in un mondo quantistico può probabilisticamente essere contemporaneamente o vivo o morto.

Un computer quantistico sfrutta gli stati intrecciati dei qubit e il vantaggio fornito da questa tecnologia è che è in grado di compiere calcoli in parallelo. Nel computer classico il calcolo è sostanzialmente di tipo sequenziale.

Secondo quanto riportato in prima istanza dal Financial Times, il processore quantistico di Google si è dimostrato capace di effettuare un calcolo iper complesso in 3 minuti e 20 secondi. Il più potente computer classico, il Summit della Ibm, per effettuare la medesima operazione avrebbe impiegato 10.000 anni. Questo distacco nei tempi di performance tra i due tipi di tecnologia segnerebbe per la prima volta l'avvento della supremazia quantistica, secondo gli autori dell'esperimento.

Non sono mancati però i detrattori della notizia: Dario Gil, direttore del settore ricerca in Ibm (in competizione con Google nella corsa al computer quantistico), ha riportato al Financial Times che laddove Google avesse anche risolto uno specifico problema con il metodo quantistico, sarebbe ancora troppo presto per parlare di supremazia quantistica, perché il risultato non sarebbe affatto generalizzabile.

Altri hanno commentato in maniera più ottimistica: Jim Clake, direttore della sezione hardware quantistici di Intel, ha detto che il risultato di Google è una pietra miliare. Secondo Will Oliver, professore del Mit esperto di quantistica, laddove confermato, l'evento potrebbe essere paragonabile, per importanza e impatto, al primo volo dei fratelli Wright.

Alcune tecnologie quantistiche sono già disponibili sul mercato, altre si preparano a conquistarlo nel prossimo futuro. Il calcolo quantistico permetterà di sviluppare sistemi di sicurezza molto più sofisticati di quelli che oggi proteggono i nostri conti bancari e altri dati sensibili. L'altra faccia della medaglia è che al contempo permetterà di oltrepassare codici considerati sicuri solo in un mondo di sistemi di calcolo classico.

L'avvento del computer quantistico tuttavia non ci dovrà costringere a gettare il nostro "vecchio arnese" in discarica. I computer quantistici infatti verranno impiegati quasi esclusivamente per risolvere problemi molto specifici: serviranno a modellare i ripiegamenti delle proteine per sviluppare ad esempio nuovi farmaci, verranno utilizzati nelle scienze dei materiali per studiare nuove proprietà fisico-chimiche, serviranno a elaborare grandi quantità di dati per fornire rinnovata potenza all'intelligenza artificiale. Non è affatto detto quindi che per le future generazioni sedersi alla scrivania e sollevare lo schermo del portatile sarà come riprendere in mano carta e penna.

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