Scienziati cinesi creano un processore quantistico 60.000 volte più veloce degli attuali supercomputer

La corsa allo sviluppo di un computer quantistico in grado di superare un supercomputer convenzionale è in corso e i ricercatori di tutto il mondo sono a pieno ritmo. Se ridimensionati a dimensioni adeguate, i computer quantistici rappresentano il più grande balzo in avanti nell'informatica degli ultimi decenni, portando il potenziale per lasciare le nostre macchine attuali nella polvere, ma rimangono ancora ostacoli significativi.

Ora, un team di ricercatori cinesi ha creato un processore quantistico superconduttore con 66 qubit funzionali che, di fronte a un complesso compito di campionamento, è stato in grado di superare anche i supercomputer più potenti e completarlo in una frazione del tempo. Ciò che rende la ricerca così impressionante è il modo in cui dimostra un enorme balzo verso il primato quantistico, una pietra miliare in cui i computer quantistici completano un compito impossibile da completare per un computer convenzionale.

La ricerca è pubblicata in Physical Review Letters.

Il team è guidato da Jian-Wei Pan dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina, che ha prodotto sia questo processore superconduttore, sia un sistema alternativo che utilizza la fotonica, o luce. Per ottenere il primato quantistico, il team mirava a utilizzare i "problemi di campionamento" come compito computazionale, che coinvolgono problemi le cui soluzioni non sono solo "campioni" casuali singolari, ma multipli lungo una distribuzione di probabilità. Con output potenziali così vasti, è possibile creare un problema di campionamento che un computer convenzionale non può affrontare in modo fattibile, ma i computer quantistici possono, e quindi dimostrare il primato quantistico.

A tal fine, Pan e colleghi devono potenziare i processori quantistici. I computer quantistici utilizzano i qubit per elaborare i dati e la creazione di un sistema quantistico praticabile richiede processori quantistici che coinvolgono più qubit di quelli attualmente possibili. I più grandi processori quantistici possono attualmente elaborare circa 50 qubit, in gran parte a causa delle limitazioni fisiche del chip. Il nuovo processore superconduttore sintonizzabile di Pan, chiamato Zuchongzhi, dispone di 66 qubit funzionali.

Quando gli è stato presentato un problema di campionamento estremamente complesso, stimato dai ricercatori 2-3 volte più impegnativo dei precedenti problemi assegnati ai processori quantistici, Zuchongzhi lo ha terminato in 1,2 ore. Pan e colleghi prevedono che lo stesso problema richiederebbe 8 anni per essere completato dai supercomputer più potenti.

In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato solo 56 qubit per il problema del campionamento, che è 3 qubit in più rispetto a una precedente pretesa di primato da parte di Google. Tuttavia, anche un salto così piccolo richiede molta più potenza di calcolo per essere completato per un computer convenzionale, sperando di consolidare la loro pretesa di primato.

Ogni volta che i ricercatori rivendicano il primato, viene accolto con un intenso scetticismo. Tale scetticismo implica il pensiero che gli algoritmi più ideali per il lavoro non vengono utilizzati quando i computer convenzionali vengono contrapposti alle opzioni quantistiche, ma con un tale aumento rispetto alle precedenti affermazioni, Pan e colleghi sperano di risolvere completamente il dibattito sul raggiungimento del primato.

Allora, cosa significa tutto questo? In primo luogo, per quanto riguarda i problemi di campionamento, sembra che i computer quantistici siano finalmente significativamente migliori delle opzioni convenzionali. Questo non vuol dire che siano ancora pratici: è necessaria molta più innovazione prima che i computer quantistici vengano utilizzati per compiti reali, e questo probabilmente non accadrà troppo presto. Tuttavia, esiste una forte possibilità che per alcune attività di calcolo, i processori quantistici possano essere la soluzione perfetta e potrebbero essere utilizzati in scenari di nicchia in futuro.