Google raggiunge un traguardo nel calcolo quantistico con Willow
Con un significativo progresso nel campo della tecnologia quantistica, Google ha recentemente annunciato quello che definisce il primo vantaggio quantistico verificabile. Utilizzando il suo innovativo processore quantistico Willow, l’azienda ha introdotto un algoritmo rivoluzionario noto come Quantum Echoes. Si dice che questo sofisticato algoritmo funzioni 13.000 volte più velocemente di qualsiasi supercomputer classico, fornendo risultati non solo riproducibili, ma anche verificabili. Questo risultato potrebbe aprire la strada a sviluppi rivoluzionari in campi come la chimica, la biologia e la scienza dei materiali.
Un nuovo approccio all’analisi molecolare
Per questo esperimento innovativo, Google ha implementato l’algoritmo Quantum Echoes per condurre analisi molecolari in collaborazione con ricercatori dell’Università della California, Berkeley. Si sono concentrati su due diverse molecole: una composta da 15 atomi e l’altra da 28 atomi. Sorprendentemente, i risultati dei calcoli quantistici erano strettamente allineati con i risultati della tradizionale Risonanza Magnetica Nucleare (NMR).Tuttavia, l’algoritmo Quantum Echoes ha anche portato alla luce nuove informazioni strutturali che le tecniche NMR convenzionali solitamente non riescono a cogliere.
Questa metodologia innovativa è stata soprannominata “righello molecolare”, poiché è in grado di misurare distanze e caratteristiche strutturali che sono rimaste inafferrabili agli strumenti scientifici standard.
Come funziona Quantum Echoes
Come sottolineato dal team di ricerca di Google, l’algoritmo Quantum Echoes impiega un livello di precisione senza precedenti nel calcolo della dinamica dei sistemi quantistici. La tecnica prevede un processo simile all'”ascolto degli echi” all’interno di un sistema quantistico. Durante questo processo, un segnale meticolosamente progettato viene trasmesso attraverso una rete di qubit, consentendo ai ricercatori di perturbare un qubit invertendo l’evoluzione del sistema per rilevarne l’eco di ritorno. Amplificando questa eco tramite interferenza costruttiva, si ottengono informazioni su come le perturbazioni si propagano attraverso l’array di 105 qubit del chip.
Progressi basati sulla ricerca precedente
L’algoritmo Quantum Echoes di Google si basa su un benchmark precedentemente consolidato chiamato Random Circuit Sampling. Mentre quest’ultimo ha mostrato una complessità computazionale grezza, Quantum Echoes la spinge oltre integrando la “verificabilità”.Questa caratteristica cruciale consente di riprodurre i risultati su altri computer quantistici di calibro simile, un traguardo significativo che gli algoritmi precedenti non hanno raggiunto.
L’evoluzione del salice
Questo traguardo storico è anche una testimonianza dei progressi compiuti grazie al chip Willow di Google, introdotto alla fine del 2024. Willow rappresenta un notevole miglioramento nella soppressione degli errori, affrontando una delle sfide più persistenti del calcolo quantistico. Il suo design facilita operazioni rapide mantenendo tassi di errore estremamente bassi, essenziali per l’esecuzione di algoritmi complessi e che richiedono precisione.
Dalla prova di concetto alle applicazioni pratiche
Nel 2019, il chip predecessore di Google, Sycamore, ha dimostrato quella che era nota come “supremazia quantistica”.Tuttavia, si trattava in gran parte di una dimostrazione di concetto incentrata su un compito molto specifico con applicazioni pratiche limitate. Al contrario, Willow mira a stabilire la verificabilità quantistica per casi d’uso reali, colmando di fatto il divario tra teoria e applicazione.
Superare lo scetticismo nell’informatica quantistica
L’informatica quantistica ha storicamente incontrato scetticismo riguardo alla sua capacità di produrre risultati affidabili, confrontabili con le controparti classiche. Con la recente dimostrazione del vantaggio quantistico verificabile da parte del team di Google, è stato superato un ostacolo significativo alla convalida dell’effettiva capacità dei computer quantistici di fornire risultati ripetibili e scientificamente validi.
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