I computer quantistici a un passo dalla realtà

I computer quantistici a un passo dalla realtà

E da tempo che il calcolo quantistico sembra una di quelle tecnologie a cui mancano sempre 20 anni per diventare realt Ma il 2017 potrebbe essere l in cui quell cambier

Giganti dell come Google e Microsoft recentemente hanno assunto una serie Giubbotto Peuterey Uomo di esperti di punta, fissando obiettivi impegnativi per quest Le loro ambizioni riflettono una transizione pi ampia che in atto nelle start up e nei laboratori di ricerca universitari: passare dalla scienza pura all

Trappola Gå Ner I Vikt Snabbt a ioni per computer quantistico. (Cortesia Kai Hudek, Univ. Maryland)”La gente sta davvero costruendo oggetti concreti”, dice Christopher Monroe, fisico all del Maryland a College Park e co fondatore della start up IonQ nel 2015. “Non ho mai visto niente di simile. Non pi solo ricerca.”

Nel Går Man Ner I Vikt 2014 Google ha iniziato a lavorare a una forma di calcolo quantistico che sfrutta la superconduttivit Si spera che quest o poco pi in l possa eseguire calcoli impossibili persino per i pi potenti supercomputer “classici”, tagliando lo sfuggente traguardo della cosiddetta supremazia quantistica.

La rivale Microsoft sta scommettendo su un concetto interessante, ma di cui non stata ancora ancora provata la validit quello di calcolo quantistico topologico, e spera di effettuare presto una prima dimostrazione di quella tecnologia.

Ci sono novit anche tra le start up dedicate al calcolo quantistico: Monroe prevede di iniziare a “fare sul serio” gi quest Robert Schoelkopf, fisico alla Yale University di New Haven, nel Connecticut, e co fondatore di una di start up per la produzione di circuiti quantistici, e Chad Rigetti, un fisico gi dipendente della IBM che ha creato la Rigetti Computing a Berkeley, in California, dicono di aspettarsi di raggiungere in tempi

brevi traguardi tecnici decisivi.

I laboratori universitari battono la stessa strada. “Abbiamo dimostrato la fattibilit di tutti i componenti e l di tutte le funzioni di cui abbiamo bisogno”, dice Schoelkopf, che continua a dirigere un gruppo di ricerca per la costruzione di un computer quantistico a Yale.

Anche se servono ancora molti esperimenti di fisica per far s che i diversi componenti lavorino insieme, le sfide principali sono ora sul piano ingegneristico, dicono Schoelkopf e altri ricercatori. Il computer quantistico attualmente dotato del maggior numero di qubit 20 in fase di sperimentazione in un laboratorio universitario dell di Innsbruck diretto da Rainer Blatt.

Un’altra trappola usata per simulazioni di calcolo quantistico. (Cortesia Institut f Experimentalphysik/Universit Innsbruck)Mentre i computer classici codificano le informazioni come bit che possono essere in uno di due stati, 0 o 1, i “qubit” dei computer quantistici possono trovarsi in una condizione di “sovrapposizione” di quei due stati. Questo, insieme alla capacit dei qubit di condividere uno stato quantico chiamato entanglement, dovrebbe consentire ai computer di eseguire molti calcoli in una sola volta.

In linea di principio, il numero di questi calcoli dovrebbe UGG Outlet raddoppiare per per ogni qubit aggiuntivo, portando a una accelerazione esponenziale della potenza di calcolo.

I computer quantistici dovrebbero cos essere in grado di eseguire compiti come la ricerca in database di enormi dimensioni o la fattorizzazione di grandi numer, che sarebbero impossibili per i pi lenti computer classici. E potrebbero trasformare la ricerca, eseguendo simulazioni quantistiche che consentano ai chimici di capire le reazioni in un dettaglio senza precedenti, o ai fisici di progettare materiali superconduttori a temperatura ambiente.

Le proposte in competizione per la realizzazione dei qubit sono molte, ma due sono in testa a tutte, avendo dimostrato la capacit di memorizzare le informazioni per tempi sempre pi lunghi (a dispetto della vulnerabilit degli stati quantistici alle perturbazioni esterne) e di eseguire operazioni di logica quantistica.

Un approccio di cui Schoelkopf stato un pioniere e che stato adottato da Google, IBM e Rigetti Computing comporta la codifica degli stati quantistici sotto forma di correnti oscillanti in anelli superconduttori. L approccio perseguito da IonQ e da diversi importanti laboratori Gå Ner I Vikt På En Vecka universitari prevede di codificare i qubit in singoli ioni mantenuti in trappole elettriche e magnetiche.

John Martinis che prima di essere assunto insieme al suo gruppo di ricerca da Google nel 2014 lavorava all della California a Santa Barbara dice che la maturit della tecnologia a superconduttori ha permesso alla sua squadra di porsi l obiettivo della supremazia quantistica.

Il team prevede di raggiungerlo grazie a un algoritmo quantistico “caotico” che produce un apparentemente casuale (S. Boixo et al., Preprint 2016). Se l viene eseguito su un computer quantistico con un numero piuttosto piccolo di qubit, una macchina classica pu prevedere la sua uscita. Ma una volta che la macchina quantistica si avvicina a circa 50 qubit, secondo i ricercatori neppure i pi grandi supercomputer classici riusciranno a tenere il passo.

La creazione di chip per qubit al centro della ricerca sul calcolo quantistico applicato. (Cortesia D Wave Systems Inc.)I risultati di questi calcoli non avranno usi pratici, ma dimostreranno che ci sono compiti in cui i computer quantistici sono imbattibili, un soglia psicologica che attirer l dei potenziali clienti, dice Martinis.

Anche Monroe spera di raggiungere presto la supremazia quantistica, che per non l principale di IonQ. La start up ha lo scopo di costruire macchine che abbiano 32 o addirittura 64 qubit, grazie alla tecnologia a ioni intrappolati Peuterey Outlet che consentir una flessibilit e una scalabilit maggiori rispetto ai circuiti a superconduttori, dice Monroe .

Microsoft, nel frattempo, sta scommettendo su una tecnologia che ha ancora pi cose da dimostrare. Il calcolo quantistico topologico dipende da eccitazioni della materia che codificano le informazioni in una sorta di groviglio di stati sovrapposti. Le informazioni memorizzate in questi qubit sarebbero molto pi resistenti ai disturbi esterni rispetto alle altre Viktminskning Tabletter tecnologie, rendendo in Gå Ner ett Kilo I Veckan particolare pi facile la correzione degli errori.

Nessuno ancora riuscito a creare lo stato della materia necessario a produrre questo tipo di eccitazioni, per non parlare di un qubit topologico. Ma Microsoft ha assunto quattro ricercatori leader nel settore, tra cui Leo Kouwenhoven dell di Delft nei Paesi Bassi, che ha creato quello che sembra essere il giusto tipo di eccitazione. “Io dico ai miei studenti che il 2017 l in cui tireremo le fila”, dice Kouwenhoven, che ora sta organizzando un laboratorio Microsoft nel campus di Delft.

Altri ricercatori sono pi cauti. “Non faccio comunicati stampa sul futuro”, dice Blatt. Anche David Wineland, fisico al National Institute of Standards and Technology (NIST) a Boulder, in Colorado, che dirige un laboratorio che lavora sulle trappole ioniche, restio a fare previsioni specifiche. “Sono ottimista per il lungo termine”, dice, “ma che cosa significhi lungo termine non lo so.”

(L di questo articolo stato pubblicato su Nature il 3 gennaio 2017. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)