L’annuncio di Google: “Primo passo dei pc quantistici nel mondo reale”. Lo studio su Nature e ArXiv
Era il 2019 e Google annunciò al mondo l’ingresso in una nuova era dell’informatica, quella della futura supremazia quantistica. Il computer quantistico – a distanza di 6 anni – ha fatto il primo passo nel mondo reale grazie al chip quantistico Willow che, secondo Google è riuscito ad analizzare la struttura di una molecola con un livello di dettaglio senza precedenti e 13mila volte più rapidamente rispetto ai più efficienti supercomputer esistenti. Il risultato è pubblicato dalla collaborazione Google Quantum AI, sotto la guida di Vadim Smelyanskiy e Hartmut Neven, in due articoli pubblicati sulla rivista Nature e su ArXiv, la piattaforma che accoglie articoli da sottoporre alla revisione della comunità scientifica.
Il risultato arriva a pochi giorni dall’assegnazione del Premio Nobel per la Fisica a John Clarke, Michel Devoret e John Martinis, che hanno avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo degli attuali computer quantistici a superconduttori di Google. Già nel 2019 il chip Sycamore di Googleaveva risolto in poco più di 3 minuti un’operazione che a un computer tradizionale richiederebbe 10.000 anni. Anche in quel caso era stato pubblicato su Nature dal gruppo di lavoro costituito dal fisico John Martinis di Google (e premio Nobel da qualche settimana) e dell’Università della California a Santa Barbara, con la collaborazione della Nasa, del California Institute of Technology (Caltech), dell’ateneo tedesco Aachen e del Centro di Ricerche Jülich.
Da allora sono state segnate altre tappe, come l’arrivo del nuovo chip di Google Willow, nel 2024, capace di ridurre in modo determinate uno dei maggiori ostacoli del calcolo quantistico, ossia il problema degli errori dovuti alla difficoltà di isolare i qubit (la versione quantistica dei tradizionali bit) dai disturbi esterni. E proprio Willow ha ora permesso un altro incredibile avanzamento: la dimostrazione che i computer quantistici possono davvero trovare applicazioni concrete e aprire nuove porte alla conoscenza scientifica.
Nel concreto i ricercatori, tra cui l’italiana Alice Pagano, ex dottoranda dell’Università di Padova, hanno applicato il calcolo quantistico all’analisi di alcune molecole, in particolare il toluene, il dimetilbifenile, permettendo di studiarle su scale di dettaglio finora impossibili. Usando infatti un nuovo innovativo algoritmo detto tecnicamente Otom e rinominato Quantum Echoes i ricercatori sono riusciti fondere le osservazioni fatte con la tecnica di Risonanza Magnetica Nucleare (Nmr) con la computazione quantistica. Un mix che ha permesso di passare dall’avere una sorta di sonar capace di intravedere un relitto in fondo al mare alla possibilità di osservarlo da vicino con una squadra di sub dotati di videocamere. Un salto qualitativo per studiare i più intimi dettagli degli atomi che compongono una molecola e segna un grande balzo in avanti verso applicazioni concrete per il calcolo quantistico in settori come la medicina e le scienze dei materiali.
La rivista Nature riporta anche i dubbi di alcuni scienziati. “Il progresso tecnico è impressionante – , afferma James Whitfield, fisico quantistico del Dartmouth College di Hanover, nel New Hampshire – ma è “un po’ azzardato pensare che questo possa improvvisamente risolvere un problema economicamente sostenibile“.
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