I computer quantistici potrebbero cambiare radicalmente la nostra comprensione della risoluzione dei problemi e dei calcoli nel prossimo futuro. Tuttavia, la tecnologia deve ancora affrontare un ostacolo cruciale: la prontezza di errore dei bit quantistici, che sono i mattoni centrali dei computer quantistici. Google ha raggiunto una pietra miliare significativa con il suo ultimo successo nella correzione degli errori quantistici.
I ricercatori del Quantum Artificial Intelligence Lab di Google sono riusciti a combinare 97 bit quantistici soggetti a errori in un bit quantistico logico che ha un tasso di errore significativamente inferiore. Si tratta di un passo importante sulla strada dei computer quantistici tolleranti agli errori, che potrebbero eseguire calcoli complessi in futuro.
Sfide della correzione degli errori quantisticiLa sfida più grande per i computer quantistici è l’alta probabilità di errori durante le operazioni di calcolo. Nei sistemi attuali, la probabilità di errore è compresa tra lo 0,01 e l’1 percento, a seconda dell’operazione. Poiché i computer quantistici richiedono potenzialmente migliaia di passaggi di calcolo, ciò significa che la possibilità di errori aumenta in modo esponenziale. Senza un’efficace correzione degli errori, i vantaggi dei computer quantistici sarebbero quasi impossibili da utilizzare nella pratica.
I ricercatori di Google hanno sviluppato un metodo in cui le informazioni quantistiche sono distribuite su diversi bit quantistici. I bit di misurazione assicurano la stabilità degli stati senza modificare direttamente le informazioni. Questo approccio ridondante, utilizzato anche nei computer classici, ha portato alla formazione di un bit quantico logico più robusto.
Un progresso decisivo – ma non ancora l’obiettivoGoogle è stato in grado di raggiungere una soglia di errore critica, riducendo il tasso di errore di un sistema di bit quantistici da 97-qubit alla metà di quello di un sistema da 49-qubit. Questo progresso è molto apprezzato dagli esperti e può essere paragonato ai risultati rivoluzionari del 2019, quando Google ha dimostrato per la prima volta che i computer quantistici possono superare i computer convenzionali in alcuni compiti.
Nonostante questo sviluppo promettente, la ricerca quantistica deve ancora affrontare enormi sfide. Il prossimo passo consiste nell’eseguire operazioni di calcolo di base con i bit logici quantistici stabilizzati. A lungo termine, questi bit stabili saranno utilizzati per consentire calcoli complessi e tolleranti ai guasti.
Computer quantistici tolleranti ai guasti e loro applicazioneSebbene i progressi fatti finora siano impressionanti, c’è ancora molta strada da fare prima che i computer quantistici siano in grado di risolvere problemi davvero complicati. Si stima che siano necessari circa 1457 bit quantistici fisici per raggiungere un tasso di errore di 1 su 1.000.000 – un requisito minimo per risolvere problemi semplici.
Per le sfide complesse, come la violazione dei moderni metodi di crittografia, sono necessari addirittura migliaia di bit quantistici logici. Pertanto, sono urgenti ulteriori progressi nella correzione degli errori quantistici e algoritmi più efficienti per ridurre il numero necessario di bit quantistici fisici.
Un percorso chiaroI risultati attuali di Google e di altri gruppi di ricerca costituiscono una solida base per lo sviluppo dei computer quantistici del futuro. Anche se rimangono molti ostacoli tecnici, i recenti progressi stanno rendendo più tangibile l’obiettivo di un computer quantistico potente e tollerante ai guasti. Resta da vedere se e come la tecnologia si affermerà nella pratica, ma le prospettive sono ora più chiare che mai.
