- Questa tecnologia può essere utilizzata per produrre cubit robusti e in grado di elaborare informazioni dieci volte più velocemente
- Il MIT ha dato una dimostrazione di fisica fondamentale. La sfida ora è quella di portare questa tecnologia nella pratica
Il rapido sviluppo che sta vivendo l’informatica quantistica sta gradualmente smontando le opinioni che mettono in dubbio il potenziale di questa disciplina. Una delle maggiori sfide che deve affrontare è la necessità che i computer quantistici siano in grado di correggere i propri errori, e tre diversi studi sostengono che siamo vicini al raggiungimento di questo obiettivo. Un gruppo di ricerca australiano, uno olandese e un terzo team giapponese hanno pubblicato su Nature nel gennaio 2022 altrettanti articoli scientifici in cui spiegano in dettaglio la procedura utilizzata per mettere a punto cubit superconduttori con una precisione superiore al 99%. Quando gli errori sono così rari, è molto più facile correggerli. Dall’altra parte della medaglia rimane Gil Kalai, un matematico israeliano e professore a Yale che ha previsto che i computer quantistici non saranno mai in grado di correggere i propri errori. Secondo questo ricercatore, l’aumento del numero di stati dei sistemi quantistici e della loro complessità farà sì che finiscano per comportarsi come i computer classici, per cui la superiorità dei primi finirà per svanire.
Il MIT ha fatto un passo avanti
Prima di approfondire il risultato raggiunto dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), vale la pena di ricordare brevemente i risultati ottenuti nel campo della correzione degli errori da una delle aziende che più contribuiscono allo sviluppo dei computer quantistici: IBM. Il percorso pubblicato nel dicembre 2023 ci anticipava che entro la fine del 2024 sarebbe stata pronta la piattaforma Heron (5K) dotata di mitigazione degli errori. E questa azienda ha mantenuto la promessa.
Il problema principale che i computer quantistici devono affrontare nel campo della correzione degli errori è il rumore, inteso come le perturbazioni che possono alterare lo stato interno dei qubit e introdurre errori di calcolo. La strategia scelta da molti dei gruppi di ricerca coinvolti nello sviluppo dei computer quantistici consiste nel monitorare le operazioni eseguite dai cubit per identificare gli errori in tempo reale e correggerli. Il problema è che, da un punto di vista pratico, questa strategia è molto impegnativa.
La mitigazione degli errori consente ai cubit di eseguire i loro calcoli anche se contengono errori e solo alla fine del processo si deduce quale sia il risultato corretto.
Tuttavia, esiste una strada alternativa. È nota come “mitigazione degli errori” e, in linea di massima, invece di monitorare in tempo reale ciò che accade nei cubit, consente loro di eseguire i calcoli anche se contengono errori e solo alla fine del processo si deduce quale sia il risultato corretto. Questa tecnica sta già dando risultati molto promettenti. Infatti, è proprio questa caratteristica che permette al processore quantistico Heron di superare gli altri chip quantistici sviluppati finora da IBM.
Ciò che i ricercatori del MIT propongono nell’articolo pubblicato su Nature Communications è un approccio diverso alla correzione degli errori. Nel loro testo descrivono infatti come sono riusciti ad accoppiare atomi artificiali e fotoni con lo scopo di utilizzare questo meccanismo per elaborare informazioni quantistiche a una velocità superiore a quella offerta dagli attuali prototipi di macchine quantistiche.
Questo particolare tipo di accoppiamento tra luce e materia può essere utilizzato per produrre cubit molto robusti e in grado di elaborare informazioni fino a dieci volte più velocemente di un processore quantistico attualmente disponibile. Yufeng Ye, autore principale dell’articolo, sostiene che “questa tecnologia eliminerebbe uno dei colli di bottiglia dei computer quantistici. Di solito è necessario misurare i risultati dei calcoli tra i round di correzione degli errori”.
Con questa affermazione, il ricercatore ha fatto qualcosa di molto importante: ha stabilito una relazione tra il forte accoppiamento tra luce e materia che presumibilmente può essere utilizzato per produrre un nuovo tipo di cubit e la correzione degli errori. “Questa strategia potrebbe accelerare il momento in cui arriveremo al calcolo quantistico tollerante agli errori e potremo sviluppare applicazioni reali con valore pratico”, assicura Ye. Sembra davvero interessante, anche se non dobbiamo dimenticare che ciò che questi scienziati hanno fatto finora è una dimostrazione di fisica fondamentale. La sfida ora è portare questa tecnologia nella pratica.
