In un risultato storico per il calcolo quantistico, i ricercatori hanno raggiunto il tanto atteso 'sacro graal' del settore: un'accelerazione esponenziale rispetto ai computer classici che non richiede alcuna ipotesi o condizione particolare.
Lo studio rivoluzionario, pubblicato su Physical Review X, è stato guidato dal Professor Daniel Lidar dell'Università della Southern California, in collaborazione con colleghi della USC e della Johns Hopkins University. Il team ha utilizzato due dei potenti processori quantistici Eagle di IBM da 127 qubit per risolvere una variante del 'problema di Simon', un rompicapo matematico considerato il precursore dell'algoritmo di fattorizzazione di Shor.
"Un'accelerazione esponenziale è il tipo di miglioramento più spettacolare che ci aspettiamo dai computer quantistici", spiega Lidar, titolare della cattedra Viterbi in Ingegneria presso la USC. Ciò che rende questo risultato particolarmente significativo è che l'accelerazione è "incondizionata" – ovvero non si basa su ipotesi non dimostrate riguardo agli algoritmi classici.
I ricercatori hanno superato il principale ostacolo del calcolo quantistico – il rumore, ovvero gli errori computazionali – implementando sofisticate tecniche di mitigazione degli errori. Tra queste figurano il decoupling dinamico, l'ottimizzazione della transpilation e la mitigazione degli errori di misura, che hanno permesso ai processori quantistici di mantenere la coerenza abbastanza a lungo da completare i calcoli.
Sebbene Lidar sottolinei che questa dimostrazione specifica non abbia applicazioni pratiche immediate al di fuori di problemi specializzati, essa conferma in modo definitivo la promessa teorica del calcolo quantistico. "La separazione delle prestazioni non può essere annullata perché l'accelerazione esponenziale che abbiamo dimostrato è, per la prima volta, incondizionata", osserva.
Questo traguardo arriva mentre IBM continua ad avanzare nella sua roadmap quantistica, annunciando recentemente l'obiettivo di costruire un computer quantistico su larga scala e tollerante agli errori entro il 2029. L'azienda ha sviluppato un nuovo schema di correzione degli errori chiamato quantum low-density parity check (qLDPC) codes, che potrebbe ridurre drasticamente le risorse necessarie per il calcolo quantistico pratico.
Per l'IA e i settori computazionali, questa svolta segnala che il calcolo quantistico sta passando dal potenziale teorico alla realtà pratica. Man mano che i sistemi quantistici continuano a crescere e i tassi di errore diminuiscono, promettono elaborazioni esponenzialmente più rapide per modelli di IA complessi, problemi di ottimizzazione e simulazioni che restano irrisolvibili per i computer classici.