Supremazia quantistica: l'obiettivo di Google a 49 qubit e la risposta di IBM a 50

Google si era fissato un termine. Entro la fine del 2017, ha dichiarato John Martinis, la sua squadra avrebbe costruito un dispositivo in grado di raggiungere la supremazia quantistica, eseguendo un calcolo oltre la portata di qualsiasi computer convenzionale. La prova sarebbe arrivata da una gara tra il chip di Google e uno dei supercomputer più grandi al mondo, come riportato da MIT Technology Review il 21 aprile 2017.

Martinis dirige il gruppo di ricerca quantistica di Google e resta professore all'Università della California, Santa Barbara. Si è unito a Google alla fine del 2014, secondo la stessa pubblicazione. "Crediamo di essere pronti per questo esperimento. È qualcosa che possiamo fare adesso", ha affermato.

La fiducia si basa su un chip con sei qubit disposti su due file da tre. Google ha in precedenza pubblicato risultati da un chip a nove qubit allineati in fila, ma Martinis afferma che l'esperimento di supremazia richiede una griglia di 49 qubit. I disegni per dispositivi da 30 a 50 qubit sono già in corso. Il chip a sei qubit testa anche un metodo di produzione in cui i qubit e i relativi collegamenti di controllo convenzionali vengono realizzati su chip separati e poi uniti tramite bump bonding.

"Quel processo funziona tutto", ha detto Martinis. "Ora siamo pronti a muoverci rapidamente."

Martinis ha mostrato immagini del chip alla conferenza IEEE TechIgnite a Burlingame, in California, ma il suo gruppo non ha ancora divulgato formalmente i dettagli tecnici, ha detto MIT Technology Review. La squadra di circa 25 persone di Google è uno dei diversi gruppi di ricerca industriale formati o espansi di recente. La gara include Intel, Microsoft, IBM e startup.

Simon Gustavsson, principal investigator in un gruppo di calcolo quantistico al MIT, ha detto alla pubblicazione che Google è uno dei leader. "È abbastanza paragonabile tra Google e IBM", ha affermato.

Chris Monroe, professore dell'Università del Maryland e cofondatore della startup IonQ, era più cauto su cosa avrebbe significato il traguardo. "Sarà un traguardo accademico", ha detto. "Dopo, devi ancora capire come renderlo più scalabile e programmabile." Martinis è d'accordo che rimanga molto da fare, ma sostiene che l'esperimento potrebbe diventare un benchmark per chiunque affermi di avere un computer quantistico funzionante.

IBM ha mosso per prima sul numero. Il 10 novembre 2017, l'azienda ha dichiarato che i suoi scienziati avevano costruito e misurato un prototipo di processore con 50 qubit, secondo l'Associated Press. Dario Gil, che dirige la divisione di ricerca in calcolo quantistico e intelligenza artificiale di IBM, ha detto che era la prima volta che un'azienda costruiva un computer quantistico su quella scala.

Seth Lloyd, professore di ingegneria meccanica al MIT non coinvolto nella ricerca di IBM, ha detto che IBM probabilmente aveva ancora malfunzionamenti da risolvere, ma ha chiamato l'annuncio a 50 qubit un segno di progresso significativo.

Un mese dopo, l'accento si è spostato dal numero di qubit alla qualità. "I comunicati stampa parlano sempre di corsa allo spazio quantistico in termini di numero di qubit", ha detto Martinis alla conferenza Q2B presso il NASA Ames, secondo Gizmodo. "Si tratta di quantità e qualità dei qubit, non solo di quantità."

Gizmodo ha riportato l'8 dicembre 2017 che Google stava quindi fabbricando il dispositivo di supremazia da 49 o 50 qubit e avrebbe iniziato i test in due settimane, senza contare i ritardi per le vacanze natalizie. Il problema di test richiede di intrecciare i qubit, lasciare che il sistema evolva, poi misurare risultati le cui probabilità sono così complesse che una macchina classica deve simulare il computer quantistico per verificarli. Una tale simulazione potrebbe richiedere settimane per fare ciò che il computer quantistico fa in minuti.

Non tutti considerano la parola definita. Dario Gil di IBM ha in seguito sconsigliato di usare la supremazia quantistica come metrica di progresso. "L'esperimento e il termine 'supremazia' saranno fraintesi dalla quasi totalità", ha detto a Fortune, descrivendolo come un esperimento di laboratorio senza applicazioni pratiche. "I computer quantistici non regneranno mai 'supremi' sui computer classici, ma lavoreranno piuttosto in concerto con loro, poiché ciascuno ha i propri punti di forza unici."

Jim Clarke, direttore dell'hardware quantistico presso Intel Labs, ha definito l'aggiornamento di Google un notevole punto di riferimento e ha detto che un computer quantisticamente commerciale richiederebbe molti avanzamenti nella ricerca e nello sviluppo. "Mentre lo sviluppo è ancora al miglio uno di questa maratona, crediamo fermamente nel potenziale di questa tecnologia", ha affermato.

L'articolo di Google, ottenuto da Fortune dopo essere stato pubblicato su NASA.gov e poi rimosso, diceva che il processore Sycamore conteneva 53 qubit, ridimensionato da un dispositivo a 72 qubit chiamato Bristlecone. I ricercatori scrivevano che il loro processore impiegava circa 200 secondi per campionare un'istanza di un circuito quantistico 1.000.000 di volte, mentre un supercomputer all'avanguardia avrebbe bisogno di circa 10.000 anni per il compito equivalente.

Il portavoce di Google ha rifiutato di confermare l'autenticità dell'articolo e la NASA non ha risposto immediatamente a una richiesta di commento. Una fonte di Google ha suggerito che NASA lo abbia pubblicato in anticipo, prima della revisione tra pari. Per tutte le affermazioni, il linguaggio stesso del settore, l'era NISQ di computer quantistici rumorosi e di scala intermedia descritta da John Preskill del Caltech, descrive ancora l'hardware sul tavolo.