Google annuncia la supremazia quantistica, IBM la definisce un esperimento da laboratorio

L'annuncio di Google, contenuto in un articolo pubblicato su NASA.gov e poi rimosso, è l'indicazione più seria finora che i processori quantistici possano superare le macchine classiche su un compito ristretto. Fortune ha ottenuto una copia del documento e il 20 settembre 2019 ha riferito che un portavoce di Google ha rifiutato di confermarne l'autenticità. Una fonte interna ha spiegato alla testata che la NASA aveva pubblicato l'articolo in anticipo, prima della conclusione della revisione tra pari.

I numeri riportati sono netti. "Mentre il nostro processore impiega circa 200 secondi per campionare un'istanza del circuito quantistico 1.000.000 di volte, un supercomputer all'avanguardia richiederebbe circa 10.000 anni per svolgere il compito equivalente", hanno scritto i ricercatori. Su un server Google Cloud, lo stesso esperimento richiederebbe circa 50.000.000.000.000 di ore. Sul processore quantistico ne sono bastate 30.

Questo divario è l'intero argomento. La macchina si chiama Sycamore, un chip a 53 qubit derivato da un progetto a 72 qubit denominato Bristlecone. Il documento afferma che i qubit superconduttivi possono ora eseguire calcoli "oltre la portata dei più veloci supercomputer classici disponibili oggi". Aggiunge che l'esperimento "segna il primo calcolo eseguibile solo su un processore quantistico".

Non tutti leggono così i risultati.

Dario Gil, che guida IBM Research, ha dichiarato a Fortune che il risultato non dovrebbe essere usato come metrica di progresso. "L'esperimento e il termine 'supremazia' saranno fraintesi da quasi tutti", ha affermato. Lo ha descritto come un esperimento di laboratorio altamente speciale, privo di applicazioni pratiche. Secondo lui, i computer quantistici lavoreranno accanto alle macchine classiche, non al loro posto. Jim Clarke, direttore dell'hardware quantistico di Intel Labs, lo ha definito "un traguardo notevole", ma ha precisato che un computer quantistico commercialmente valido richiede molti più progressi nella ricerca e sviluppo. "Sebbene lo sviluppo sia ancora al primo miglio di questa maratona, crediamo fermamente nel potenziale di questa tecnologia", ha aggiunto Clarke.

La disputa non è nuova. Nell'aprile 2017, due anni prima, John Martinis, che guida il gruppo di ricerca quantistica di Google, aveva detto a MIT Technology Review di essersi dato fino alla fine di quell'anno per raggiungere la supremazia quantistica. Il team aveva appena costruito un chip a sei qubit disposti in una griglia due per tre. Si trattava di un test di un metodo di produzione in cui i qubit e il loro cablaggio di controllo sono realizzati su chip separati e poi uniti tramite bump bonding. Martinis aveva spiegato che per l'esperimento vero e proprio sarebbe servita una griglia a 49 qubit. "Pensiamo di essere pronti a fare questo esperimento. È qualcosa che possiamo fare ora", aveva detto alla rivista.

Nel dicembre 2017, a una conferenza sul quantum computing per le imprese al NASA Ames, Martinis contestava il modo in cui la gara veniva misurata. "I comunicati stampa parlano sempre della corsa allo spazio quantistica in termini di numero di qubit", ha detto, secondo Gizmodo. "È più della semplice quantità, è la qualità dei qubit". Ha aggiunto che Google stava allora fabbricando un dispositivo a 49 o 50 qubit e avrebbe iniziato i test entro due settimane.

IBM aveva i suoi tempi. Il 10 novembre 2017, l'azienda ha annunciato che i suoi scienziati avevano costruito e misurato un prototipo di processore a 50 qubit. Dario Gil aveva dichiarato allora che era la prima volta che un'azienda costruiva un computer quantistico a quella scala. Seth Lloyd, professore di ingegneria meccanica al MIT non coinvolto nella ricerca, ha detto all'Associated Press che IBM aveva probabilmente ancora difetti da risolvere, ma che l'annuncio era un segno di progresso significativo.

La scala, però, si è rivelata un bersaglio mobile. Nel marzo 2019, IBM promuoveva una misura diversa: il Quantum Volume. Questa combina il numero di qubit con connettività, tempo di coerenza, errori di gate e di misurazione, diafonia del dispositivo ed efficienza del compilatore. IBM ha dichiarato che il suo Q System One, con un processore a 20 qubit, ha raggiunto un Quantum Volume di 16, il doppio del suo precedente sistema IBM Q. L'azienda prevedeva che il Quantum Volume avrebbe dovuto raddoppiare ogni anno per raggiungere il Quantum Advantage entro un decennio.

Ciò che Google ha dimostrato, al contrario, è un benchmark più che un prodotto. L'inquadramento del documento stesso è prudente. Il quantum computing sta "passando da argomento di ricerca a tecnologia che sblocca nuove capacità di calcolo", e "siamo a un solo algoritmo creativo di distanza da applicazioni a breve termine di valore". È un'affermazione su ciò che potrebbe seguire, non su ciò che la macchina fa oggi.

L'esperimento campiona numeri generati casualmente attraverso circuiti specializzati. Non ha un uso industriale evidente. I ricercatori di Google prevedono che la potenza di calcolo quantistica "crescerà a un tasso doppio esponenziale", superando il raddoppio circa biennale del calcolo classico descritto dalla legge di Moore. Se quella curva reggerà, è esattamente ciò che decideranno la revisione tra pari e le prossime macchine.