Google e la NASA insieme per raggiungere la Quantum Supremacy

Nell’ambito del ‘National Aeronautics and Space Act’, Google a la NASA hanno stretto un accordo di cooperazione per raggiungere insieme la cosiddetta Quantum Supremacy.
La Quantum Supremacy è l’idea (ancora non dimostrata) che un computer quantistico, sufficientemente potente, sarà in grado di eseguire alcuni procedimenti di calcolo matematico che i supercomputer classici non possono eseguire.

Mostrare la prova che ciò è possibile, costituirebbe un grande risultato, poiché darebbe il via ad un mercato di dispositivi quantistici in grado di decodificare la crittografia che oggi usiamo abitualmente su Internet per le nostre transazioni economiche (crittografia RSA), darebbe un’accelerazione importante all’intelligenza artificiale (quantum machine learning), avremmo la possibilità di migliorare le previsioni metereologiche e le previsioni legate al cambiamento climatico globale, potremmo progettare nuove medicine, simulare in modo accurato le interazioni molecolari, e potremmo realizzare molte altre interessanti applicazioni che richiedono la soluzione di problemi oggi ritenuti intrattabili con le tecniche classiche.

L’accordo tra Google e NASA è stato firmato nel mese di Luglio 2018, e nello specifico consiste nella comparazione tra i risultati che si otterranno con i processori quantistici di Google e le simulazioni classiche ottenute sui supercomputer classici utilizzati dalla NASA, al fine di stabilire un riferimento per il raggiungimento della quantum supremacy.

Google conferma che l’accordo include anche il suo ultimo processore quantistico a 72-qubit, chiamato Bristlecone. Mentre i computer tradizionali conservano le informazioni sotto forma di bit, che possono assumere il valore 0 o il valore 1, i computer quantistici utilizzano i qubit, che possono esistere in uno stato indefinito tra 0 e 1 (stato di sovrapposizione). Per la soluzione di alcuni problemi, l’utilizzo dei qubit dovrebbe consentire di raggiungere un risultato molto più rapidamente di quanto si potrebbe fare con dei supercomputer classici.

Il fisico John Martinis, che guida il gruppo di lavoro di Google sul Quantum Computing, pensa che il processore Bristlecone, sarà in grado di raggiungere la quantum supremacy. Non tutti però sono d’accordo su questo. Nel mese di Maggio del 2018, alcuni ricercatori (Alibaba’s Data Infrastructure and Search Technology Division) hanno pubblicato una ricerca che suggerisce che computer classisici che eseguono simulazioni potrebbero raggiungere le stesse performance di Bristlecone, e che quindi saranno necessari processori quantistici con un tasso di errore più basso.

Anche Daniel Lidar, direttore del Centro per la scienza e la tecnologia dell’informazione quantistica presso la University of Southern California, ha dei dubbi: “Sembrerebbe che sia necessaria qualche ulteriore forma di soppressione degli errori“, ha detto. “Inoltre, i metodi di simulazione classici hanno alzato l’asticella diverse volte negli ultimi due anni, ed è molto probabile che questa tendenza continui. Tuttavia, non escluderei una dimostrazione di quantum supremacy usando il sistema Bristlecone di Google.

La nuova collaborazione tra Google e la NASA funzionerà in questo modo. Poiché Bristlecone richiede circuiti superconduttori mantenuti a una temperatura prossima allo zero assoluto, non può essere spostato dai laboratori di Google. Quindi, i ricercatori del Quantum Artificial Intelligence Laboratory (QuAIL) presso il Centro di ricerca Ames della NASA nella Silicon Valley si collegheranno a Bristlecone online, tramite il servizio Cloud API di Google. Google condividerà anche il software attuale che consente ai computer classici di simulare circuiti quantici, in modo che la NASA possa svilupparla e migliorarla.

Insieme, le due organizzazioni elaboreranno le modalità con cui mappare “una vasta gamma di problemi di ottimizzazione e campionamento” al sistema di calcolo quantistico di Bristlecone. All’inizio del prossimo anno (2019), quando avranno concordato i problemi e gli obiettivi iniziali per la simulazione, la NASA svilupperà il software necessario per eseguire tali simulazioni sul suo supercomputer Pleiades a scala petaflop, anch’esso situato ad Ames. Pleiades è il supercomputer più potente della NASA, attualmente classificato tra i primi 25 in tutto il mondo.

Intorno al luglio del prossimo anno, a 12 mesi dalla firma del contratto, la NASA “confronterà i risultati della simulazione classica dei circuiti quantistici con i risultati dell’hardware di Google“.

Se le cose non andranno come previsto, l’accordo di Google, comunque, ha un termine di cinque anni entro il quale “la NASA fornirà ulteriori mappature, migliori tecniche di simulazione dei circuiti, compilazioni più efficienti e risultati delle simulazioni circuitali.” Google darà al Quantum Artificial Intelligence Laboratory (QuAIL) della NASA, l’accesso al suo computer quantistico, ed al relativo software, almeno fino al 2023.

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