L’impossibile diventa possibile nel mondo del computing quantistico. Google ha presentato Willow, un processore quantistico che risolve in 5 minuti calcoli che richiederebbero 10 settilioni di anni ai supercomputer più veloci. Per contestualizzare questo numero, stiamo parlando di un periodo di tempo che supera di gran lunga l’età stimata dell’universo.
Ma il valore di Willow non si ferma a un semplice dato da record. Dietro questa straordinaria capacità si nasconde un approccio sistematico e ambizioso alla correzione degli errori quantistici, un aspetto che per decenni ha rappresentato una sfida insormontabile per il settore.
Un processore quantistico è un tipo di processore che sfrutta i principi della meccanica quantistica per eseguire calcoli. Invece di utilizzare i bit tradizionali (che possono assumere lo stato di 0 o 1) come i processori classici di Intel, AMD o altri, i processori quantistici utilizzano i qubit (bit quantistici); questi possono rappresentare simultaneamente 0, 1, o una combinazione di entrambi grazie al fenomeno della sovrapposizione.
La rivoluzione della correzione degli errori
Uno dei problemi più complessi nel computing quantistico riguarda la gestione degli errori. I computer quantistici tradizionali sono intrinsecamente “rumorosi”; questo significa che circa un qubit su 1.000 fallisce durante l’elaborazione. Willow introduce per la prima volta un approccio innovativo alla correzione degli errori; il sistema riduce gli errori in modo esponenziale all’aumentare del numero di qubit.
Il cuore di questa innovazione risiede nei qubit logici, che combinano una rete di qubit fisici. Se un qubit fisico presenta un errore, le informazioni possono essere recuperate dagli altri qubit della rete, mantenendo il calcolo intatto. Willow si distingue per aver perfezionato questa metodologia; utilizza miglioramenti nella fabbricazione dei dispositivi, nel calibrare i qubit e nell’uso di tecniche avanzate di machine learning per individuare e correggere gli errori in tempo reale.
Il team ha anche perfezionato i metodi di fabbricazione del dispositivo. Questo risultato ribalta un paradigma che ha limitato lo sviluppo dei computer quantistici per quasi 30 anni. I tempi di coerenza raggiungono i 100 microsecondi; si tratta di un miglioramento di 5 volte rispetto alla generazione precedente. Il chip è stato realizzato nel nuovo centro di produzione specializzato di Santa Barbara; uno dei pochi al mondo costruito specificamente per questo scopo.
Prestazioni senza precedenti: il confronto con i supercomputer tradizionali
Willow è stato sottoposto al benchmark Random Circuit Sampling (RCS); un test ampiamente riconosciuto per valutare la capacità di calcolo quantistico. I risultati parlano da soli: il chip ha completato calcoli che sarebbero praticamente impossibili per i computer tradizionali. Questo test, progettato per misurare la supremazia quantistica, è oggi uno standard per valutare i progressi nella tecnologia quantistica.
In passato, Google aveva già mostrato la potenza del proprio chip “Sycamore“; nel 2019 aveva superato un problema computazionale che avrebbe richiesto 10.000 anni a un supercomputer. Willow, con i suoi 105 qubit e una coerenza migliorata del 500% rispetto al predecessore, ha alzato ulteriormente il livello. Ha dimostrato che i computer quantistici non solo possono competere, ma superare i limiti dei sistemi classici in specifici task.
Tuttavia, lo stesso team di Google ci mette in guardia dall’interpretare questi risultati come una sostituzione imminente dei computer tradizionali. I supercomputer, infatti, restano lo strumento principale per molteplici applicazioni quotidiane e scientifiche. Al contrario, ciò che Willow promette è di affiancarsi a questi; affrontando problemi computazionali che restano irrisolvibili per i metodi classici, come la simulazione di materiali quantistici, lo sviluppo di farmaci e la comprensione delle reazioni nucleari. I prossimi passi del team di Google puntano proprio a dimostrare l’utilità di Willow in situazioni pratiche e non solo in test di laboratorio.
Chip quantistico Willow: conclusioni
Il chip quantistico Willow segna un nuovo capitolo nella storia del calcolo; un capitolo in cui le barriere che sembravano insormontabili iniziano a realizzarsi. La capacità di ridurre gli errori in maniera esponenziale con l’aumento dei qubit dimostra che un futuro con computer quantistici scalabili e utili è più vicino di quanto si pensasse.
Con la correzione degli errori, ora si può, in linea di principio, ampliare il sistema per realizzare un calcolo quantistico quasi perfetto. In realtà, non è così semplice; Google afferma che ha ancora molta strada da fare prima di raggiungere l’obiettivo di costruire un computer quantistico su larga scala e tollerante ai guasti.
L’obiettivo principale sarà quello di collegare qubit logici per creare sistemi realmente pratici; in grado di affrontare problemi reali, su larga scala. Willow non rappresenta solo una dimostrazione tecnica, ma un segnale chiaro per la comunità scientifica e tecnologica: il calcolo quantistico sta per diventare una realtà tangibile. È un invito a ricercatori, innovatori e aziende a unirsi a questa evoluzione, contribuendo allo sviluppo di applicazioni che potrebbero ridefinire settori come la medicina, l’energia e l’intelligenza artificiale. Il viaggio verso i computer quantistici continua.
