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Il 23 ottobre 2019 potrebbe essere ricordato come un giorno storico per l'informatica. O forse no. Ci riferiamo all'annuncio fatto quel giorno da Google "Abbiamo raggiunto la supremazia quantistica". Con supremazia quantistica si intende che un computer quantistico, in questo caso il "Sycamore" di Google, è riuscito a completare un calcolo impossibile da portare a termine per un computer tradizionale.
Per la precisione Sycamore è riuscito a terminare in 200 secondi un calcolo che il più potente supercomputer del mondo, il "Summit" creato da IBM per l'Oak Ridge National Laboratory, terminerebbe in circa 10 mila anni. Questo grande risultato di Google è stato paragonato, per importanza, addirittura al primo volo dei fratelli Wright, che ha dato il via all'era dell'aeronautica.
Ma IBM, che oltre ai normali PC e laptop e al supercomputer Summit produce anche quantum computer, non ci sta e ridimensiona di molto la presunta supremazia di Google. Ma come stanno veramente le cose? E, soprattutto, cosa è un quantum computer?
Cosa è un computer quantistico
Quando pensiamo ad un computer, immediatamente ci vengono in mente i bit (abbreviazione di "binary digit"). Cioè l'unità base dell'informazione per un computer classico, che può rappresentare un valore di 0 o di 1. Questo, fisicamente, corrisponde ad uno stato spento/acceso dei miliardi di transistor che compongono l'elettronica di un computer tradizionale.
Ma su un computer quantistico tutto questo non funziona, perché i quantum computer non operano in base alle leggi della fisica tradizionale ma si basano sui principi della fisica quantistica. E, infatti, i computer quantici non hanno i bit ma i "qubit" ("quantum binary digit"). E i "qubit" non possono essere solo 0 o 1 ma anche una "sovrapposizione di 0 e 1". Quindi un qubit può essere contemporaneamente 0 e 1, oltre che solo 0 o solo 1. In termini pratici, ciò vuol dire che un calcolatore quantistico ha molta più potenza di calcolo di uno tradizionale, ma può anche risolvere problemi con più soluzioni possibili.
Quantum Computer Sycamore di Google: come è fatto
Google lavora da 13 anni ai quantum computer e il progetto Sycamore è iniziato nel 2014, quando gli ingegneri di Mountain View hanno iniziato a costruire i primi chip per questo esperimento. Nel corso degli anni sono riusciti a creare un dispositivo sempre più complesso, in grado di gestire sempre più qubit fino ai 53 qubit del Sycamore attuale.
Contestualmente, la grande sfida è stata anche quella di costruire l'infrastruttura di supporto al computer quantistico. I quantum computer, infatti, per funzionare sfruttando i principi della meccanica quantistica devono essere raffreddati fino a temperature prossime allo zero assoluto. Cioè fino a circa -273 gradi Celsius, o 0 gradi Kelvin.
Man mano che creavano un computer quantistico sempre più complesso, gli ingegneri di Google simulavano su un supercomputer tradizionale gli stessi calcoli che eseguivano sul Sycamore. Fino a quando non hanno realizzato che per eseguire quelle stesse operazioni che Sycamore esegue in 3 minuti e 20 secondi (cioè 200 secondi), sul Summit di IBM ci vorrebbero diecimila anni.
IBM risponde
Se Google festeggia, IBM è assai scettica in merito a questa supremazia quantistica. Secondo l'azienda di Armonk, infatti, le affermazioni di Google sono sbagliate al "150 Million Percent" perché per al supercomputer tradizionale basterebbero 2 giorni e mezzo per terminare il calcolo che Sycamore ha concluso in 200 secondi.
Secondo IBM, infatti, Google fa l'errore di pensare che per eseguire quei calcoli un supercomputer tradizionale avrebbe bisogno di una enorme quantità di RAM. Ma, spiega IBM, i computer possono usare insieme la RAM e lo storage su disco e così questi famosi 10 mila anni si riducono drasticamente. Ma non solo: un computer classico otterrebbe un risultato molto più accurato rispetto ad un computer quantistico.
Infine, i ricercatori IBM aggiungono che usare frasi come "supremazia quantistica" è potenzialmente fuorviante. Esacerbare la potenza dell'informatica quantistica, rispetto a quella tradizionale, potrebbe impedire la realizzazione di un futuro in cui i computer sia classici che quantici lavoreranno fianco a fianco. Per correttezza, infine, va anche precisato che IBM può parlare di quantum computer per esperienza diretta: a gennaio 2019 ha infatti lanciato sul mercato il Q System One, primo computer quantistico a 20 qubit, commerciale e non costruito espressamente per un ente di ricerca scientifico.
1 novembre 2019
