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AvanTIBorealis, il primo computer quantistico supremo

27.06.22 - 08:00
La canadese Xanadu ha creato una macchina dotata di processore fotonico che ha raggiunto il vantaggio quantistico.
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Borealis, il primo computer quantistico supremo
La canadese Xanadu ha creato una macchina dotata di processore fotonico che ha raggiunto il vantaggio quantistico.

La startup canadese Xanadu ha di recente annunciato il lancio di Borealis, una macchina dotata di processore fotonico in grado di raggiungere un vantaggio quantistico eseguendo compiti a una velocità infinitamente superiore rispetto a quella dei più potenti supercomputer tradizionali. I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista Nature, segnano un grande avanzamento nel campo dei computer quantistici.

Secondo il team di ricercatori di Xanadu Quantum Technology e del National Institute of Standard and Technology, Borealis sarebbe stato capace di risolvere un problema computazionale impegnativo, la cosiddetta boson sampling challenge, o meglio nota come il problema del Gaussian boson sampling, al tempo record di 36 microsecondi. Si tratta di un tempo di gran lunga inferiore rispetto a quello necessario a un sistema tradizionale non quantistico, al quale occorrerebbero, in media, 9.000 anni per compiere la stessa operazione.

Per risolvere la sfida del Gaussian boson sampling, un problema fisico/computazionale in cui si preparano dei fasci di luce, li si indirizzano verso una rete di specchi e separatori di fasci e poi si conta quanti fotoni arrivano al rivelatore posto alla fine del percorso, gli scienziati si sono serviti nel loro esperimento di una macchina fotonica che usa le particelle di luce (i fotoni) per rappresentare i qubit. Fino a oggi, si era tentato di risolvere il problema con un numero di fotoni compreso tra 76 e 113. Borealis, invece, è riuscito ad arrivare a “contare” ben 219 fotoni, con una media rispetto a tutte le simulazioni di 125, in un tempo appunto di 36 microsecondi.

Il successo di Borealis è dovuto a un’architettura unica disegnata per generare e processare un gran numero di qubit squeezed-state. I qubit vengono infatti generati da un cristallo non lineare in una cavità OPO e inviati a una serie di interferometri. Un ulteriore vantaggio del design essenziale di Borealis, creato riducendo le componenti necessarie, è che il sistema è più facilmente controllabile potendo essere riprogrammato da remoto così da consentire agli utenti di eseguirlo secondo le loro impostazioni. «Borealis è la prima macchina capace di supremazia quantistica resa disponibile a chiunque abbia una connessione Internet», ha affermato Jonathan Lavoie di Xanadu.

Il risultato dell’esperimento, dunque, mostrerebbe che Borealis è in grado di ottenere il cosiddetto vantaggio quantistico, ovvero la capacità di un processore quantistico di superare le prestazioni di un processore classico in un’attività computazionale ben nota e definita, obbiettivo cercato a lungo da chi lavora nel settore. «Si tratta del primo computer quantistico fotonico completamente programmabile in tutte le sue porte logiche e in grado di ottenere il vantaggio quantistico», hanno spiegato i ricercatori.

Borealis è stato progettato per affrontare problemi complessi mettendo a disposizione le sue risorse di calcolo agli utenti sulla piattaforma Xanadu Cloud e Amazon Braket (il servizio di calcolo quantistico di Amazon). Quella di Xanadu, pertanto, è una macchina che rende sfruttabile il vantaggio quantistico via cloud.

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