CINAIl computer quantistico “fatto di luce” che batte tutti gli altri

La Cina raggiunge un traguardo storico conquistando la “supremazia quantistica” con il suo computer quantistico Jiuzhang, basato sulle particelle di luce (fotoni), che può eseguire in soli 200 secondi un calcolo così complesso che a un computer tradizionale servirebbero 600 milioni di anni.
La scoperta è stata annunciata in un articolo pubblicato su Science dal team del professor Jian-Wei Pan della University of Science and Technology of China.
I primi a raggiungere la supremazia quantistica sono stati nel 2019 i ricercatori di Google, che hanno dimostrato su Nature come il loro computer quantistico Sycamore fosse in grado di risolvere in poco più di tre minuti un’operazione che a un computer tradizionale avrebbe richiesto 10.000 anni. Il merito è di un processore con 53 qubit composti da altrettanti dispositivi superconduttori posti in una matrice quadrata a dialogare fra loro.
L’approccio e le performances del computer cinese, invece, sono molto diverse. Come ha spiegato Fabio Sciarrino, docente di informazione e computazione quantistica alla Sapienza di Roma: «Il computer Jiuzhang ha usato una settantina di fotoni che si muovono lungo delle guide d’onda accoppiate fra loro con particolari geometrie 3D: l’interferenza che provocano sulla propagazione della luce dà l’elaborazione dei dati. Alla fine della propagazione, i fotoni vengono misurati uno per uno da rivelatori che danno il risultato finale».
Secondo lo studio, il campionamento del bosone gaussiano, un classico algoritmo di simulazione, è stato usato per fornire un metodo ad elevata efficienza allo scopo di dimostrare la velocità computazionale quantistica nella risoluzione di alcuni compiti ben precisi. Il numero medio di fotoni rilevato dal prototipo è stato di 43, mentre sono stati osservati fino a 76 fotoni in uscita. In sostanza, il sistema di calcolo quantistico Jiuzhang può implementare un campionamento del bosone gaussiano su larga scala 100.000 miliardi di volte più velocemente del supercomputer più efficiente esistente al mondo.
Inoltre, il team di scienziati ha dichiarato che Jiuzhang elabora 10 miliardi di volte più velocemente del computer quantistico a 53 qubit sviluppato da Google. «Il vantaggio quantistico è come una soglia. Significa che, quando la capacità di un nuovo prototipo di computer quantistico supera quella del più potente computer tradizionale esistente nella gestione di un particolare compito, dimostra che probabilmente si potrà compiere progressi in molte altre aree», ha affermato il professor Lu Chaoyang, docente presso la University of Science and Technology of China.
Secondo i ricercatori cinesi, dunque, nessun altro computer tradizionale può svolgere la stessa operazione in un lasso di tempo così breve. Tuttavia, rispetto ai computer convenzionali, al momento Jiuzhang ha dimostrato di poter eseguire solo un singolo tipo di attività per volta, ovvero il campionamento del bosone, ma per il team di scienziati la sua capacità ha un potenziale di applicazione in molti altri campi come la teoria dei grafi, l’apprendimento automatico e la chimica.