Google ha presentato Bristlecone il nuovo processore quantistico da 72-qubit, un passo importante per raggiungere la supremazia quantistica

Google in un post sul blog ha scritto:
«L’obiettivo del laboratorio Google Quantum AI è di costruire un computer quantistico che possa essere utilizzato per risolvere problemi del mondo reale. La nostra strategia a breve termine è di esplorare applicazioni utilizzando sistemi compatibili con un computer quantistico universale corretto per errori su larga scala. Affinché un processore quantico sia in grado di eseguire algoritmi oltre lo scopo delle simulazioni classiche, non solo richiede un numero elevato di qubit, il processore fondamentalmente deve anche avere bassi tassi di errore sulle operazioni di lettura e logiche, come per le porte singole a due qubit.
Oggi a Los Angeles all’annuale American Physical Society abbiamo presentato Bristlecone, il nostro nuovo processore quantistico. Lo scopo di questo sistema superconduttore basato su gate è fornire un banco di prova per la ricerca sui tassi di errore del sistema e sulla scalabilità della nostra tecnologia qubit, nonché sulle applicazioni di simulazione quantistica, ottimizzazione e apprendimento automatico.
Il principio guida del design di questo dispositivo è di preservare la fisica sottostante della nostra precedente tecnologia a 9-qubit array lineare 1, 2, che ha dimostrato bassi tassi di errore per le porte di lettura (1%), single-qubit (0,1%) e, soprattutto, come nostro miglior risultato su due porte rapide (0,6%): questo dispositivo utilizza lo stesso schema per l’accoppiamento, il controllo e la lettura, ma è ridimensionato su una matrice quadrata di 72 qubit.
Abbiamo scelto un dispositivo di queste dimensioni per dimostrare in futuro la supremazia quantistica, studiare la correzione degli errori del primo e del secondo ordine usando il codice di superficie e facilitare lo sviluppo dell’algoritmo quantistico sull’hardware reale. E’ importante quantificare le capacità di un processore quantistico prima di indagare su applicazioni specifiche. Il nostro team di teoria ha sviluppato uno strumento di benchmarking (è un processo di misurazione delle prestazioni di prodotti, servizi o processi di un’azienda rispetto a quelli di un’altra azienda considerata la migliore del settore), proprio per questo compito. Rispetto a una simulazione classica verificando la distribuzione dell’uscita campionata possiamo assegnare al dispositivo un singolo errore di sistema applicando circuiti quantistici casuali. Se un processore quantistico su un problema d’informatica ben definito può funzionare con un errore abbastanza basso, sarebbe in grado di sovraperformare un supercomputer classico, un risultato noto come supremazia quantistica. I circuiti casuali devono essere grandi sia nel numero di qubit sia nella lunghezza computazionale (profondità). Sebbene nessuno abbia ancora raggiunto quest’obiettivo, calcoliamo che la supremazia quantistica può essere facilmente dimostrata con 49 qubit, una profondità del circuito superiore a 40 e un errore di due qubit inferiore allo 0,5%. Riteniamo che la dimostrazione sperimentale di un processore quantistico che sovraperforma un supercomputer costituirebbe un momento spartiacque per il nostro settore, rimane uno dei nostri obiettivi chiave.
Ora con tutti i 72 quibit di Bristlecone stiamo cercando di ottenere prestazioni simili ai migliori tassi di errore del dispositivo 9-qubit. Riteniamo che Bristlecone sarebbe quindi un convincente principio di prova per la creazione su larga scala di computer quantistici. Il funzionamento di un dispositivo come Bristlecone con un basso errore di sistema richiede l’armonia tra una serie completa di tecnologie che vanno dal software, all’elettronica di controllo, allo stesso processore: per ottenere questo risultato è necessaria un’attenta progettazione dei sistemi su diverse iterazioni.
Siamo cautamente ottimisti sul fatto che la supremazia quantistica possa essere raggiunta con Bristlecone, riteniamo che imparare a costruire e utilizzare dispositivi a questo livello di prestazioni sia una sfida eccitante! In futuro non vediamo l’ora di condividere i risultati e consentire ai collaboratori di eseguire esperimenti».

Pino Silvestri

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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