Cinque minuti è un lasso di tempo apparentemente breve, eppure è l’intervallo necessario al nuovo chip quantistico di Google, noto come Willow, per portare a termine un calcolo che richiederebbe ben 10 settilioni di anni a un supercomputer tradizionale. Questa cifra è così colossale da superare, senza alcun dubbio, l’età stimata del nostro universo. Si tratta di un risultato straordinario nel mondo del quantum computing, un settore che ha visto negli ultimi tempi molte promesse affascinanti ma pochi risultati tangibili. La presentazione di Willow è un chiaro segno di avanzamenti significativi in questo campo innovativo.
L’idea alla base di Google Quantum AI è stata concepita nel 2012, e il suo fondatore, Hartmut Neven, ha espresso chiaramente le intenzioni di creare un computer quantistico utile, su scala amplia e rivolto al bene della società. Neven ha sottolineato come la meccanica quantistica possa diventare il “sistema operativo” della natura, una risorsa preziosa per il progresso delle scoperte scientifiche e per affrontare le più grandi sfide del mondo contemporaneo. Neven, nel suo blog, ha affermato anche che l’avvento di Willow rappresenta una tappa decisiva verso applicazioni che possano avere un impatto reale e commerciale. Nonostante i progressi attuali, questo viaggio è ancora lungo e tortuoso, e molti ostacoli rimangono da superare.
Superposizione e qubit: la magia del calcolo quantistico
A rendere Willow così rivoluzionario è il suo approccio alla riduzione degli errori logici, che tende a crescere con il numero di qubit, l’unità di misura del calcolo quantistico. Qui entra in gioco un concetto fondamentale: la superposizione. Un qubit, a differenza di un bit tradizionale, può rappresentare simultaneamente più valori, il che permette di elaborare una quantità maggiore di informazioni. Per ottenere questa condizione, il chip di Google utilizza un metallo superconduttore a temperature prossime allo zero assoluto. Questo processo comporta numerosi vantaggi, come la possibilità di superare i limiti di calcolo dei computer binari, ma presenta ancora delle sfide cruciali. Infatti, mantenere la stabilità nella superposizione è difficile: interazioni ambientali indesiderate possono provocare errori e rumori, rendendo inefficaci i calcolatori quantistici. Nonostante queste complessità, esistono anche applicazioni interessanti, come l’uso dei componenti quantistici per l’analisi dell’ambiente, dimostrando che il mondo della fisica quantistica offre opportunità sorprendenti.
Correzione degli errori: una sfida cruciale
La correzione degli errori, nota nel settore come “error correction”, è essenziale per garantire che i calcolatori quantistici possano diventare utili e pratici. Questo principio, introdotto da Peter Shor nel 1995, rappresenta una delle colonne portanti degli studi nel campo del quantum computing. Google ha annunciato di aver compiuto progressi significativi in questo ambito. La scoperta che più qubit si utilizzano, più gli errori si riducono, è fondamentale per il futuro non solo di Willow, ma di tutti i sistemi quantistici. Dalla creazione di griglie di qubit sempre più sofisticate, Google indica che ora è possibile operare sotto i limiti tradizionali di errore. La modalità di correzione degli errori in tempo reale è una componente chiave, in quanto una maggiore velocità ed efficacia nella correzione degli errori diminuisce il rischio di deterioramento durante il calcolo.
Il benchmark del calcolo quantistico
Per misurare realmente le performance di Willow, Google ha adottato un benchmark standard conosciuto come “Random Circuit Sampling” , un metodo pensato per valutare la capacità di calcolo dei computer quantistici. Questo processo mira a dimostrare effettivamente la superiorità dei sistemi quantistici rispetto ai supercomputer tradizionali. Grassamente, ciò che rende il test di RCS sostenibile è la capacità di elaborare calcoli in parallelo, evidenziando il vero potenziale della computazione quantistica. I risultati sono straordinari: Willow ha concluso un calcolo in meno di cinque minuti, richiederebbe, come già sottolineato, 10^25 anni a un computer convenzionale. Google esprime soddisfazione enfatizzando l’impatto di tali scoperte non solo sul freddo calcolo matematico, ma anche sulle teorie più ampie riguardo il multiverso, dove la computazione quantistica potrebbe assumere nuovi significati.
L’equilibrio tra promettente innovazione e scetticismo
Nonostante i promessi risultati entusiasmanti, esistono interrogativi e scetticismi legati a tali annunci. La comparazione con l’età dell’universo può apparire affascinante per il pubblico, ma per gli esperti del settore solleva delle perplessità, poiché il benchmark serve specificamente ai computer quantistici, non ai tradizionali. Già in passato, Google ha annunciato traguardi altrettanto audaci, come la dichiarazione di “supremazia quantistica” nel 2019, ma alcuni risultati sono stati messi in discussione da successive analisi. Anche se i professionisti del settore si dimostrano cauti nel considerare tali claim incredibili, il mondo dell’innovazione tecnologica avanza e ogni passo, anche se piccolo, verso un sistema quantistico funzionante e stabile, può rivelarsi rivoluzionario.
Sfide future e opportunità senza precedenti
La potenzialità di Willow e dei futuri computer quantistici è notevole, ma non priva di rischi. Sebbene siano previsti benefici straordinari nel campo della chimica e della medicina, vi è anche la minaccia relativa alla sicurezza digitale. I computer quantistici, con le loro incredibili capacità, potrebbero compromettere i sistemi crittografici attuali, basati sulla fattorizzazione di numeri primi. Questo sta spingendo la comunità a lavorare in fretta sull’implementazione di sistemi di crittografia “quantum-safe” per proteggere i dati nel futuro. Mentre ci si prepara a esplorare il potenziale del calcolo quantistico, è imperativo tenere presente le implicazioni etiche e pratiche che tali tecnologie possono comportare.