(foto: Pete Linforth via Pixabay)

Un team di ricerca cinese regala un nuovo prototipo di computer quantistico con 56 qubit, che potrebbe superare anche il processore quantistico da 54 qubit finora detentore del record, il Sycamore di Google. Il nuovo modello, chiamato macchina di Zuchongzhi, come tutti i computer quantistici è ancora nella fase di sviluppo in laboratorio. Realizzata dagli scienziati dell’università della Scienza e della tecnologia della Cina, questo potrebbe rivelarsi ancora più potente dei predecessori e soprattutto aggiunge un tassello nel percorso verso il raggiungimento dell’obiettivo: avere computer quantistici a disposizione per un uso comune e diffuso. Secondo gli autori, Zuchongzhi riesce a svolgere in poco più di un’ora un compito che il più performante supercomputer (ma non quantistico) ad oggi già in uso porta a termine in 8 anni. I risultati, non ancora peer reviewed, sono disponibili per una consultazione in anteprima su arXiv.

Zuchongzhi e Sycamore a confronto

Il nuovo Zuchongzhi, nome che probabilmente – ma non è esplicitato nel lavoro – viene dal matematico, astronomo e ingegnere cinese vissuto nel I secolo d.C. Zu Chongzhi è in realtà basato su ben 66 qubits, anche se per questo primo esperimento ne sono stati impiegati 56. Gli autori hanno comparato alcune prestazioni con quelle del processore quantistico Sycamore, che nel 2019 ha annunciato la prima applicazione della cosiddetta “supremazia quantistica“ (ovvero la capacità di svolgere un’azione che un pc classico non può fare).

In quel caso il computer di Google è stato in grado di effettuare in breve tempo un calcolo che un altro computer non quantistico avrebbe risolto in circa 10mila anni. In questo caso, a detta degli autori del modello, andiamo ancora oltre, dato che l’operazione portata a termine da Zuchongzhi sarebbe da 100 a 1.000 volte più complessa di quella attuata da Sycamore. I limiti della ricerca riguardano per ora il fatto che non è ancora peer reviewed e dunque bisogna attendere la pubblicazione per avere maggiori dettagli.

Le differenze sono legata alle modalità di realizzazione del prototipo. Sycamore si fonda su un dispositivo costituito su elettroni e superconduttori, su cui si basano i qubits che rendono possibile queste complicate operazioni. Nel caso di Zuchongzhi, invece, sono stati utilizzati circuiti ottici e fotoni per realizzarli. Un’altra novità, secondo gli autori.

Dalla novità alle applicazioni

“L’alta precisione e la programmabilità della piattaforma su cui si basa il computer quantistico – scrivono gli autori nel paper – apre una nuova strada per esplorare nuovi fenomeni basati su sistemi a molti corpi e implementare complessi algoritmi quantistici”. Le altre operazioni potranno riguardare generazione più precisa di numeri casuali per la generazione di password, protezione dei dati e altri aspetti della crittografia, lo studio migliorato delle reazioni chimiche e molto altro.

Cos’è un computer quantistico

Da qualche tempo sono già disponibili prototipi di computer quantistici, ma questi prodotti non possono ancora compiere ampie operazioni, dato che devono essere utilizzati sotto particolari condizioni di laboratorio, per esempio temperature bassissime. In generale, dunque, non si tratta di tecnologie che saranno pronte e utilizzabili in tempi rapidi. Ma ogni passo avanti, anche quello di oggi,  ci avvicina alla meta.

Il futuro della tecnologia sarà probabilmente in parte rappresentato dai computer quantistici, che si basano, invece che sui bit, sui quantum bit o qubit, le unità dell’informazione quantistica. Mentre il bit del pc tradizionale è una cifra binaria che può assumere valore 0 o 1, ed è la quantità minima di informazione che serve per distinguere due eventi equiprobabili, con il qubit le cose si complicano, rendendo più potente lo strumento grazie a questa maggiore complessità. Il quantum bit è un dispositivo quantistico, costituito da sottilissimi strati di superconduttori (almeno nel caso di Sycamore, la concezione del modello cinese è differente), e può valere 0 o 1 oppure entrambi, per strane e affascinanti proprietà della meccanica quantistica. Le stesse alla base del paradosso del gatto di Schrödinger. In questo modo la quantità di azioni che riescono a svolgere contemporaneamente e in un tempo molto ridotto è davvero elevata.

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La macchina di Zuchongzhi arriva a 56 qubit e supera di 2 il potente Sycamore di Google. I risultati dell’esperimento, ancora non pubblicati, aprono nuove frontiere di sviluppo
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