Google ha presentato il suo ultimo processore quantistico, Willow, con circa 100 qubit, segnando due traguardi cruciali: il superamento della soglia di correzione degli errori quantistici (QEC) e un benchmark impressionante che sfida il calcolo classico. In un test specifico, Willow ha eseguito un’operazione in cinque minuti che avrebbe richiesto dieci settilioni di anni sul supercomputer Frontier, fino a poco tempo fa il più potente del mondo.

Durante una conferenza stampa esclusiva, i principali membri del team Quantum-AI di Google, inclusi Hartmut Neven, fondatore del progetto, Michael Newman, scienziato ricercatore, Julian Kelly, direttore dell’hardware quantistico, e Carina Chou, direttore operativo, hanno discusso dei progressi, evidenziando che il superamento della soglia QEC è una pietra miliare che dimostra la possibilità di costruire computer quantistici utili su larga scala.

La Rivoluzione di Willow: Più Potenza e Meno Errori

Willow rappresenta l’evoluzione del chip quantistico precedente di Google, Sycamore, con una struttura a griglia quadrata di 105 qubit a transmon superconduttori e una connettività media di tre qubit e mezzo. Julian Kelly ha spiegato che Willow vanta tempi di coerenza qubit cinque volte superiori rispetto a Sycamore, riducendo significativamente i tassi di errore e aprendo la strada alla scalabilità.

Il miglioramento delle prestazioni è stato ottenuto grazie a qubit di qualità superiore e una nuova architettura progettata per supportare la correzione degli errori quantistici. “Abbiamo creato il miglior computer quantistico mai costruito finora”, ha dichiarato Kelly.

Verso una Computazione Quantistica Scalabile

L’obiettivo principale di Google rimane il raggiungimento della tolleranza ai guasti per la fine del decennio, ma il team non ha ancora svelato i dettagli su come intende costruire sistemi quantistici di grandi dimensioni. Attualmente, il loro piano prevede di migliorare la qualità dei qubit e di realizzare chip monolitici più grandi, che saranno poi collegati per creare computer quantistici su scala industriale.

Quantum Supremacy: Un Traguardo Raggiunto e Superato

Nel 2019, Google aveva dichiarato di aver raggiunto la “supremazia quantistica”, eseguendo un calcolo impossibile per un computer classico. IBM contestò l’affermazione, ma l’evoluzione tecnologica ha dato ragione a Google: oggi Willow esegue operazioni che richiederebbero dieci settilioni di anni al supercomputer più potente esistente. Neven ha sottolineato come i miglioramenti esponenziali nella tecnologia quantistica abbiano trasformato una promessa teorica in una realtà pratica.

Superare la Soglia QEC: Un Cambiamento Epocale

Il successo più importante di Willow è stato il superamento della soglia di correzione degli errori quantistici, un traguardo che nessun altro processore quantistico aveva mai raggiunto. Newman ha spiegato che la correzione degli errori è fondamentale per mantenere stabili le informazioni quantistiche, estremamente vulnerabili alle interferenze esterne.

Con Willow, l’uso di “codici di superficie” ha ridotto esponenzialmente il tasso di errore. Questo significa che aumentando il numero di qubit, l’errore complessivo diminuisce, un risultato che cambia radicalmente le prospettive del calcolo quantistico.

Applicazioni e Opportunità Future

Google non punta solo a costruire computer quantistici avanzati per scopi accademici, ma mira a risolvere problemi reali impossibili da affrontare con i computer classici. Le collaborazioni con università, startup e grandi aziende sono già in corso, e l’azienda sta sviluppando un’offerta di servizi quantistici nel cloud.

Neven ha concluso promettendo nuovi annunci entro il prossimo anno, lasciando intendere che Willow potrebbe già essere impiegato per eseguire algoritmi utili in applicazioni pratiche, inaugurando una nuova era nella computazione quantistica.

Link blog, https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/

Link Nature , https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y