La corsa per sfruttare la potenza del calcolo quantistico ha raggiunto una pietra miliare sbalorditiva, con Google che ha annunciato di aver conseguito il primo vantaggio quantistico verificabile. Questo traguardo non è una semplice dimostrazione teorica, ma la prova concreta che un algoritmo eseguito su un computer quantistico può superare le prestazioni dei più potenti supercomputer classici con un margine sbalorditivo. La compagnia ha dichiarato che il suo innovativo algoritmo è stato eseguito con una velocità 13.000 volte superiore rispetto alle macchine tradizionali, aprendo una nuova era per le applicazioni pratiche del quantum computing.
Il successo è interamente merito dell’algoritmo sviluppato da Google, denominato Quantum Echoes, eseguito sul suo chip quantistico Willow da 105 qubit. La vera novità, secondo Google, risiede nel fatto che questa sia la prima volta che si realizza una computazione quantistica ripetibile e verificabile che supera le prestazioni classiche. “Questa computazione ripetibile, che va oltre i limiti classici, è la base per una verifica scalabile,” ha affermato l’azienda, sottolineando come l’affidabilità e la replicabilità del risultato siano essenziali per il progresso scientifico e l’adozione pratica.
L’algoritmo Quantum Echoes si basa su un processo ingegnoso a quattro fasi che sfrutta la natura intrinseca della meccanica quantistica. Il meccanismo prevede l’invio di un segnale attentamente calibrato nel sistema quantistico, seguito da una leggera perturbazione di un singolo qubit. L’operazione cruciale avviene quando l’evoluzione del segnale viene invertita per rilevare un “eco” amplificato. Questo fenomeno, che nasce da un’interferenza costruttiva, rende la misurazione finale estremamente sensibile e precisa. Misurando la diffusione delle perturbazioni attraverso il chip Willow, reso possibile dalle sue migliorate caratteristiche hardware — tra cui un tasso di errore ridotto e operazioni ad alta velocità — Google ha potuto dimostrare la capacità di eseguire calcoli che sono non solo complessi, ma anche estremamente precisi.
Un elemento chiave che conferisce a questa scoperta una rilevanza immediata è la verifica dei risultati. Google ha collaborato con l’Università della California, Berkeley, per applicare l’algoritmo Quantum Echoes alla modellazione di due molecole specifiche, composte rispettivamente da 15 e 28 atomi. I risultati ottenuti dal sistema quantistico sono stati confrontati con quelli generati dalla Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), una tecnica consolidata.
L’esperimento ha rivelato che i risultati del computer quantistico erano perfettamente coerenti con quelli dell’NMR e, fatto ancora più interessante, hanno svelato informazioni strutturali aggiuntive che i metodi tradizionali di modellazione non riescono a catturare con altrettanta efficacia. Secondo Ashok Ajoy, professore associato a UC Berkeley e collaboratore di Google Quantum AI, questo lavoro dimostra il potenziale del quantum computing per far progredire la modellazione molecolare. I computer quantistici, ha spiegato, possono modellare e svelare in modo efficiente le interazioni intricate degli spin, anche a lunghe distanze.
Google paragona l’importanza di questa svolta all’avvento di strumenti storici come il telescopio e il microscopio, definendo l’esperimento come un passo verso uno “quantum-scope” — un nuovo strumento per l’osservazione di fenomeni naturali che sono attualmente impossibili da misurare. Queste tecniche NMR potenziate dal quantum hanno implicazioni profonde e potrebbero trovare applicazione in settori di vitale importanza come la scoperta di farmaci, la scienza dei materiali e la biotecnologia. La capacità di simulare con precisione il comportamento delle molecole a livello quantistico promette di accelerare la creazione di nuovi materiali e composti chimici.
Guardando al futuro, Google ha già focalizzato la sua attenzione sul prossimo obiettivo della sua tabella di marcia hardware quantistica: la creazione di un qubit logico a lunga durata. Questo è considerato un requisito fondamentale per la scalabilità verso un vero e proprio computer quantistico con correzione degli errori, un passo essenziale per trasformare queste dimostrazioni di vantaggio quantistico in applicazioni pratiche diffuse e affidabili. L’azienda si aspetta, e si augura, che molte altre applicazioni utili e reali verranno inventate a seguito di questo significativo balzo in avanti.