Il computer quantistico ha fatto il primo passo nel mondo reale grazie al chip quantistico Willow che, secondo Google è riuscito ad analizzare la struttura di una molecola con un livello di dettaglio senza precedenti e 13mila volte più rapidamente rispetto ai migliori supercomputer esistenti. Il risultato si deve ai ricercatori di Google Quantum AI, sotto la guida di Vadim Smelyanskiy e Hartmut Neven, che lo hanno pubblicato in due articoli sulla rivista Nature e su ArXiv, la piattaforma che accoglie articoli da sottoporre alla revisione della comunità scientifica.
Il risultato arriva a pochi giorni dall'assegnazione del Nobel per la Fisica a John Clarke, Michel Devoret e John Martinis, che hanno avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo degli attuali computer quantistici a superconduttori di Google. Già nel 2019 il chip Sycamore di Google aveva per la prima volta dimostrato la possibilità, per un computer quantistico, di poter eseguire calcoli complessi molto più rapidamente del miglior supercomputer dell'epoca. Era una dimostrazione senza reali applicazioni pratiche, che però segnava la cosiddetta 'supremazia quantistica': un traguardo che allora molti paragonarono al primo volo dei fratelli Wright.
Da allora sono state segnate altre tappe, come l'arrivo del nuovo chip di Google Willow, nel 2024, capace di ridurre in modo determinate uno dei maggiori ostacoli del calcolo quantistico, ossia il problema degli errori dovuti alla difficoltà di isolare i qubit (la versione quantistica dei tradizionali bit) dai disturbi esterni. E proprio Willow ha ora permesso un altro avanzamento: la dimostrazione che i computer quantistici possono davvero trovare applicazioni concrete e aprire nuove porte alla conoscenza scientifica.
Nel concreto i ricercatori, tra cui l'italiana Alice Pagano, ex dottoranda dell'Università di Padova, hanno applicato il calcolo quantistico all'analisi di alcune molecole, in particolare il toluene e il dimetilbifenile, permettendo di studiarle su scale di dettaglio finora impossibili. Usando infatti un nuovo algoritmo detto tecnicamente Otom e rinominato Quantum Echoes i ricercatori sono riusciti a combinare le osservazioni fatte con la tecnica di Risonanza Magnetica Nucleare (Nmr) con la computazione quantistica. Un risultato confrontabile al passaggio dalll'ossevare un relitto sommerso con un sonar e vederlo direttamente con una squadra di sub dotati di videocamere. E' un salto qualitativo che apre alla possibilità di studiare i più intimi dettagli degli atomi che compongono una molecola e segna un grande balzo in avanti verso applicazioni concrete per il calcolo quantistico in settori come la medicina e le scienze dei materiali.
"E' un lavoro molto interessante, ma occorre sottolineare che in realtà l'importanza del chip quantistico è stata molto marginale. Purtroppo - ha commentato Simone Montangero, co-leader dello Spoke 10 dedicato al Quantum computing di Icsc - Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing e direttore del Centro di Calcolo e Simulazioni Quantistiche dell'Università di Padova - generare hype eccessivi può essere controproducente, è importante quindi sottolineare i progressi ma senza eccedere nelle reali capacità".
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