SUPREMAZIA QUANTISTICA?

IBM contro Google: supremazia quantistica? Non così in fretta

Supremazia quantistica. Se ne è parlato un mese fa, quando Google sembrava averla raggiunta dopo che un comunicato in tal senso apparve sul sito della NASA per poi scomparire. Con il termine supremazia quantistica s’intende che un computer quantistico ha svolto un calcolo che, riprodotto su un “computer tradizionale”, impiegherebbe una quantità di tempo incredibilmente lunga.

Il calcolo in oggetto – una tecnica molto specifica per la produzione di numeri casuali – non è molto importante, almeno non quanto il risultato: Google, nel documento pubblicato e poi sparito, disse di aver completato il calcolo in 200 secondi usando un processore quantistico (Sycamore con 53 qubit), laddove il supercomputer più potente al mondo necessiterebbe di 10.000 anni per svolgere la stessa operazione con la medesima “fedeltà” o, se preferite, lo stesso livello di incertezza.

Un ricercatore di IBM analizza lo studio di Google.

Un risultato che, se fosse confermato, aprirebbe nuove frontiere per l’informatica e la scienza in generale. Il problema è che non solo il comunicato fu rimosso rapidamente, gettando un’ombra sulla sua effettiva validità, ma ad aggiungersi c’è anche IBM, la quale mette in serio dubbio l’intero esperimento.

L’azienda statunitense, anch’essa impegnata da tempo nello sviluppo di processori quantistici, sostiene che “una simulazione ideale dello stesso compito può essere svolta su un sistema classico in 2,5 giorni e con una fedeltà molto maggiore. Questa è in realtà una stima prudente, nel caso peggiore, e prevediamo che con ulteriori perfezionamenti il costo classico della simulazione possa essere ulteriormente ridotto”.

Perciò secondo IBM, Google e nessun altro player dell’industria o ateneo può dire di aver raggiunto la “supremazia quantistica”. A detta di John Preskill, fisico della CalTech che ha coniato il termine “quantum supremacy”, Google avrebbe scelto un particolare compito molto ristretto in cui un computer quantistico eccelle, mentre uno tradizionale no. “Questo calcolo quantistico ha una struttura molto piccola, il che rende più difficile per il computer classico tenere il passo, ma significa anche che la risposta non è molto istruttiva”, ha affermato.

Il problema è che questo tipo di simulazioni non contemplano il semplice porting del codice da un computer quantico a uno classico, ma c’è anche da tenere conto che crescono in modo esponenziale all’aumentare del numero di qubit che si cerca di simulare. Per questo motivo, ci sono molte tecniche diverse per ottimizzare il codice e arrivare a un equivalente abbastanza buono.

Ed è qui che Google e IBM avrebbero visioni divergenti. I ricercatori di IBM propongono un metodo che secondo loro impiegherebbe solo 2 giorni e mezzo – e probabilmente meno dopo ottimizzazioni – su un sistema classico, con una fedeltà molto superiore. L’elemento cruciale è in particolare l’hardware, ovvero i supporti di archiviazione.

Simulare un computer quantistico su un sistema tradizionale richiede di archiviare una vasta quantità di dati in memoria al fine di rappresentare la condizione di un computer quantistico in ogni momento. Meno memoria hai a disposizione, più è necessario suddividere l’operazione in stadi, e di conseguenza il tempo per completarla si dilata.

IBM afferma che il metodo di Google si affida pesantemente all’archiviazione dei dati nella RAM, mentre IBM usa sia RAM che spazio sull’hard disk. L’azienda propone anche di usare una serie di tecniche di ottimizzazione classiche, sia hardware che software, per accelerare il calcolo e quindi migliorare ulteriormente il risultato raggiunto.

In definitiva, come scrive il sito del MIT, la questione dipende molto da “come la si guarda”. Da una parte Google sembrerebbe aver risolto un problema senza praticamente alcuna conseguenza pratica. Dall’altra c’è IBM, la quale seppur critica sulla simulazione di Google, lascia comunque intendere che la supremazia quantistica non è lontana.

Il fatto che le simulazioni diventino esponenzialmente più difficili quando si aggiungono i qubit, significa che basterà un sistema quantistico leggermente più evoluto per arrivare al punto in cui sarà davvero imbattibile per un computer tradizionale. A ogni modo, come affermato da John Preskill, anche una supremazia quantistica limitata rappresenterà “un passo fondamentale nella ricerca sui computer quantistici reali”. Insomma, chiunque la raggiungerà oltre ogni ragionevole dubbio avrà un suo posto nella storia.