Nonostante il settore del quantum computing sia in piena espansione, i ricavi derivanti dall’uso commerciale sono ancora modesti rispetto agli investimenti, dal momento che costruire un computer quantistico realmente funzionante si scontra con sfide tecniche significative, tra cui la correzione degli errori.

I qubit, unità fondamentali dei sistemi quantistici, sono infatti molto sensibili a disturbi come variazioni di temperatura, radiazioni elettromagnetiche e vibrazioni. Questi fattori possono compromettere l’accuratezza delle operazioni, rendendo cruciale la correzione degli errori per garantire calcoli affidabili e scalabilità.

Il gruppo Quantum AI di Google a Santa Barbara, in California, ha recentemente superato il problema della crescita esponenziale degli errori con l’aumentare del numero di qubit. I ricercatori di Google hanno dimostrato che aumentando la dimensione dei sistemi di qubit logici (gruppi di qubit fisici che lavorano insieme per correggere gli errori) il tasso di errore non solo non aumenta, ma diminuisce significativamente.

Willow Google

Questo progresso è stato raggiunto grazie al nuovo processore quantistico Google Willow, evoluzione della precedente famiglia Sycamore. In test che hanno utilizzato configurazioni di qubit logici crescenti (da 3×3 a 7×7), Google ha osservato una riduzione esponenziale del tasso di errore con ogni aumento della dimensione del sistema.

Questo risultato rappresenta un traguardo fondamentale per la tecnologia quantistica come sostenuto anche da Julian Kelly, direttore dell’hardware quantistico di Google secondo cui la correzione degli errori è la “partita finale” per i computer quantistici. Il team di Google ha combinato hardware avanzato con nuovi algoritmi di decodifica per correggere gli errori rapidamente e con precisione, sfruttando anche i vantaggi offerti dalla velocità dei qubit superconduttori.

Willow è stato testato da Google con il benchmark Random Circuit Sampling (RCS), una metodologia che confronta le prestazioni dei sistemi quantistici con i computer classici. Nel 2019, Sycamore aveva dimostrato una capacità di calcolo che avrebbe richiesto 10.000 anni al miglior supercomputer classico dell’epoca. Willow ha ulteriormente alzato il livello: un’operazione eseguita in meno di cinque minuti richiederebbe al supercomputer Frontier di Oak Ridge (il più potente al mondo) ben 10 settilioni di anni.

Willow Google

La forza di Willow risiede nella sua integrazione complessiva. Ogni componente, dai gate singoli e a due qubit alla lettura e al reset, è stato infatti ottimizzato per funzionare in armonia e la chiave del successo è l’ingegnerizzazione olistica, che massimizza le prestazioni dell’intero sistema piuttosto che concentrarsi su singoli aspetti.

Charina Chou, direttrice operativa del quantum lab di Google, ha evidenziato il prossimo obiettivo, ovvero dimostrare prestazioni oltre il livello dei computer classici in applicazioni con impatti reali nel mondo. Questo risultato potrebbe segnare il passaggio dall’era NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) a una fase di vera correzione completa degli errori, avvicinando i computer quantistici alla loro piena potenzialità.