l’uso pratico dei computer quantistici è a portata di mano?
2024-10-05
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il reference news network ha riferito il 5 ottobre che, secondo un rapporto apparso il 30 settembre sul sito web settimanale britannico "new scientist", alcuni recenti esperimenti indicano che i ricercatori potrebbero essere in grado di sviluppare un utile computer quantistico già nel 2029.
secondo il rapporto, i ricercatori hanno affermato che questi ultimi esperimenti rappresentano una pietra miliare e segnano che stiamo entrando in una nuova era. "all'improvviso, dispositivi davvero utili sembrano a portata di mano come mai prima d'ora", afferma jamie vicari dell'università di cambridge nel regno unito.
negli ultimi dieci anni, le aziende di calcolo quantistico si sono concentrate principalmente sulla costruzione di dispositivi sempre più grandi, aumentando gradualmente il numero di qubit nel sistema. i qubit sono le unità base dell'informazione quantistica, realizzate attraverso sistemi fisici come lo spin degli elettroni o la polarizzazione dei fotoni. ma i qubit sono soggetti a errori e non possono eseguire in modo affidabile gli algoritmi utilizzati nel mondo reale.
ora, sembra che le aziende stiano rivolgendo la loro attenzione alla costruzione di qubit privi di errori, noti come qubit logici. questi qubit fisici possono ridurre gli errori a livelli sufficientemente bassi da eseguire algoritmi coerenti con il mondo reale.
"questo segna un ripristino e un nuovo punto di riferimento per tutto ciò che riguarda l'informatica quantistica", ha affermato vicari. "è emozionante perché questo è il momento in cui i computer quantistici iniziano a diventare utili".
ad agosto, i ricercatori di google hanno pubblicato un articolo che mostrava che quando si costruiscono qubit logici aggiungendo più qubit fisici a un computer, gli errori non vanno fuori controllo ma superano una soglia. dopo il salto, in linea di principio, gli errori diminuiranno man mano che il sistema si ridimensiona. l'idea è di distribuire le informazioni su un gruppo di qubit, quindi se si verifica un errore in un qubit, ciò non influisce sul calcolo complessivo.
dan brown dell'university college di londra ha dichiarato: "la situazione ideale sarebbe ridurre ulteriormente il tasso di errore e migliorare la qualità dei qubit aumentandone la scalabilità. fare queste cose allo stesso tempo è molto difficile, ma ciò che mi rende ottimista è che google esperimento la prova che ci stanno provando.
tuttavia, roberto bondesan dell'imperial college di londra ha affermato che il lavoro di google non prevede l'esecuzione di calcoli tramite qubit; i ricercatori hanno invece dimostrato che questi qubit possono fungere da memoria.
un altro studio pubblicato a settembre dai ricercatori di microsoft e della startup di calcolo quantistico quantitative quantum computing ha combinato qubit e calcolo per la correzione degli errori. il team ha impostato diverse combinazioni di qubit, creando quattro qubit logici, e poi ha eseguito operazioni logiche di base sul sistema, come trasformare il valore del qubit da positivo a negativo.
"hanno meno cicli di correzione degli errori, quindi la loro memoria quantistica ha un tempo di stabilizzazione più breve, ma può anche essere usata per fare alcuni calcoli", ha detto bondesan.
il computer quantistico oggetto della ricerca di microsoft utilizza un design hardware diverso da quello di google, utilizzando una serie di particelle cariche intrappolate magneticamente anziché fili superconduttori.
ciò gli consente di utilizzare una tecnica di correzione degli errori che dispone i qubit in una struttura geometrica complessa (un ipercubo quadridimensionale). "in linea di principio, possono codificare più qubit logici con meno qubit fisici. in questo senso, è più efficiente", ha detto bondesan.
altri ricercatori hanno mostrato come è possibile eseguire la correzione degli errori in computer quantistici più alternativi. benjamin brock dell'università di yale negli stati uniti e i suoi colleghi hanno testato una tecnica di correzione degli errori chiamata codifica bose, che distribuisce gli errori attraverso le vibrazioni di un computer quantistico. questo sistema non utilizza qubit, ma "qubit ad alta dimensione", che possono assumere più valori di 1 e 0 e sono teoricamente più potenti. inoltre, i ricercatori del team di calcolo quantistico di amazon hanno dimostrato un altro tipo di codifica bose chiamata “qubit categorici”, che, simile ai risultati di google, mostra che man mano che il sistema si ingrandisce, i suoi errori diminuiscono.
"gli approcci di google e microsoft seguono il calcolo quantistico più tradizionale basato sui qubit, mentre la codifica bose introdotta negli esperimenti di yale e amazon è più nuova ed esplorativa, ma anche molto entusiasmante", ha affermato brown.
brown ha affermato che la correzione degli errori ha funzionato su una serie di progetti ed esperimenti diversi, suggerendo che i risultati teorici precedenti potrebbero applicarsi ai sistemi del mondo reale. ha detto: "ci sono molte buone idee teoriche sul calcolo quantistico tollerante agli errori e sulla correzione degli errori, ma nessuna di esse è stata dimostrata, o lo è stata in modo molto limitato o limitata a casi speciali. le cose sono davvero cambiate molti cambiamenti negli ultimi anni. abbiamo raggiunto una serie di traguardi chiave, dimostrando diversi aspetti dell’informatica quantistica tollerante ai guasti”.
tuttavia, il ritmo dei progressi potrebbe essere ostacolato e un sistema completamente tollerante agli errori potrebbe rimanere fuori portata, il che potrebbe deludere le speranze suscitate dalle tempistiche ottimistiche di google e ibm. "sarei sorpreso se andasse molto bene", ha detto brown. "penso che ci saranno delle barriere. ognuna di queste piattaforme si espanderà il più lontano possibile finché non raggiungerà una barriera. è difficile prevedere dove sorgeranno le barriere. " ( compilato/xiong wenyuan)
