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Introduzione

Il futuro ripone molta fiducia e molte aspettative nei computer quantistici. Lo stesso Presidente del CNR – Inguscio – in occasione del Convegno per i 50 anni di internet, tenutosi il mese scorso, ha dichiato che: “Il futuro è il WEB QUANTISTICO“. Inoltre solo qualche settimana fa abbia scritto in merito alla realizzazione di chip di comunicazione quantistica 1.000 volte più piccolo delle attuali configurazioni implementabile nie vari device.

La domnda però è: quanto sono corretti e affidabili i calcoli quantistici?

Gli scienziati ci stanno lavorando ed avrebbero realizzato un nuovo protocollo molto efficace per valutarli. Lo stesso protocollo, descritto nel New Journal of Physics, è in fase di valutazione.

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Un nuovo protocollo

Samuele Ferracin , Animesh Datta, insieme ad alcuni colleghi dell’Università del Regno Unito di Warwick, hanno realizzato un nuovo protocollo molto efficace per valutare la correttezza dei calcoli quantistici. Il team sta ora collaborando con fisici sperimentali per valutarlo.

L’importanza di questo protocollo, come è facilmente intuibile, è fondamentale dal momento che i computer quantistici da pochi qubit possono essere di gran lunga più potenti del più potente super computer. Quindi avere dei calcoli corretti, affidabile, esatti è determinante per il loro futuro utilizzo.

Va ricordato, infatti, che i calcoli quantistici possono essere facilmente interrotti dal rumore ambientale (noise) che distrugge le informazioni quantistiche in un processo chiamato decoerenza. Di conseguenza, è fondamentale garantire che un computer quantistico abbia eseguito il calcolo richiesto e non sia caduto in preda alla decoerenza.

Datta, a riguardo, dichiara: “Un computer quantistico è utile solo se fa due cose: in primo luogo, risolvere un problema difficile; il secondo è risolverlo correttamente. Se lo risolve in modo errato, non abbiamo modo di scoprirlo“.

Ricordiamo che allo stato attuale Google e IBM si stanno contendendo la supremazia quantistica e proprio Google ha dichiarato di aver realizzato in soli 3 minuti, con il suo computer quantistico da circa 53 qubit, un calcolo che un super computer avrebbe impiegato circa 10.000 anni.

Dal metodo convenzionale a quello nuovo

Attualmente il controllo dei calcoli quantistici consiste nell’eseguire il calcolo su un computer convenzionale e quindi confrontare i risultati. Sebbene ciò sia possibile per calcoli semplici, per quelli più difficili anche i supercomputer più potenti non saranno in grado di farli e quindi controllare il lavoro dei futuri computer quantistici. D’altronde, se dovessero riuscire a farli non vi sarebbe più l’esigenza di realizzare i computer quantistici.

Ferracin e colleghi adottano un approccio alternativo che prevede che un computer quantistico esegua una serie di semplici calcoli, le cui soluzioni sono già note. Il protocollo prevede il calcolo di due valori. Il primo è qullo più vicino che il computer quantistico è riuscito ad ottenere rispetto al risultato corretto; il secondo è il livello di fiducia in questa misurazione. Questi parametri consentono ai ricercatori di stabilire, statisticamente, quanto lontano può essere il computer quantistico dalla risposta corretta di un problema molto più difficile.

Avendo perfezionato il loro protocollo negli ultimi anni, Ferracin e colleghi stanno ora collaborando con dei fisici sperimentali, consentendo loro di accertare quanto bene lo schema si comporti in veri computer quantistici.

Guardando al futuro, il team spera che il loro protocollo consentirà ai computer quantistici di eseguire calcoli inaccessibili anche ai più potenti supercomputer convenzionali. “Siamo interessati a progettare e identificare i modi per utilizzare queste macchine quantistiche per risolvere problemi difficili in fisica e chimica, progettare nuovi prodotti chimici e materiali e identificare materiali con proprietà interessanti o esotiche“, afferma Datta.

Citazione e approfondimenti