Gli scienziati del Quantum AI Lab di Google hanno descritto un sistema che può ridurre significativamente il tasso di errore del calcolo quantistico, un ostacolo di lunga data per la tecnologia. In questo modo hanno raggiunto un’importante pietra miliare nell’effettivo sviluppo di questa tecnologia avanzata.
Calcolo quantistico vs. convenzionale
Gli attuali supercomputer basati su microprocessore (e informazioni codificate in bit) hanno capacità di sviluppo limitate. Come spiegato su Nature, il problema è che man mano che i microchip diventano più piccoli per raggiungere velocità di elaborazione più elevate, c’è un limite di miniaturizzazione dopo il quale smettono di funzionare correttamente.
Il calcolo quantistico ha un enorme potenziale per fornire una potenza di calcolo molto maggiore rispetto a oggi, perché opera a livelli subatomici. In questo modo, molte aree della scienza, della tecnologia e della società ne trarrebbero grandi benefici.
Problemi di decoerenza
I computer quantistici utilizzano i qubit (quantum bit), che possono essere una combinazione di 0 e 1 allo stesso tempo, possono eseguire molti più processi contemporaneamente grazie a questa sovrapposizione. Tuttavia, a causa della decoerenza, i qubit possono perdere le loro informazioni quando entrano in contatto con il mondo esterno, causando alti tassi di errore. I ricercatori hanno ipotizzato che attualmente i tassi di errore per i qubit sul processore Sycamore di terza generazione di Google variano in genere da 1 su 10.000 a 1 su 100.
Tassi compresi tra 1 su 1 miliardo e 1 su un milione sono necessari per eseguire circuiti quantistici in grado di risolvere problemi rilevanti dal punto di vista industriale.
“Ma se tutti i componenti del tuo sistema hanno tassi di errore sufficientemente bassi, allora entra in gioco la magia della correzione degli errori quantistici“.
Una vera pietra miliare
Il team di Google ha scritto di aver dimostrato, per la prima volta nella pratica, che un sistema che utilizza il codice di correzione degli errori può rilevare e correggere gli errori senza influire sui dati. Hanno mostrato tassi di errore per ciclo vicini a 1 su un milione e hanno indicato che controllando questi meccanismi di errore potrebbero migliorare fino a tassi di errore vicini a 1 su 10 milioni.
Julian Kelly, un altro coautore, ha salutato lo sviluppo come una “pietra miliare scientifica fondamentale“, affermando che “la correzione degli errori quantistici è la tecnologia più importante per il futuro dell’informatica quantistica“.
Tuttavia, Neven ha riconosciuto che il risultato è ancora “non abbastanza buono, dobbiamo arrivare a un tasso di errore assolutamente basso”. Ha aggiunto che “ci sono altri passi da fare” per realizzare il sogno di un computer quantistico utilizzabile.
Questi risultati segnano una dimostrazione sperimentale in cui la correzione degli errori quantistici inizia a migliorare le prestazioni con l’aumentare del numero di qubit, illuminando il percorso per raggiungere i tassi di errore logico richiesti per il calcolo.
