YORKTOWN HEIGHTS, New York – 30 luglio – IBM (NYSE: IBM) e i ricercatori dell’Università di Chicago hanno annunciato oggi una dimostrazione nel campo del calcolo quantistico che soddisfa i criteri fondamentali del vantaggio quantistico: eseguire calcoli al di là della portata delle principali tecniche di simulazione classica e, al contempo, fornire garanzie sull’accuratezza dei risultati ottenuti.

Nel nuovo articolo scientifico, intitolato “Sampling hard circuits with verifiably high fidelity” (“Campionamento di circuiti complessi con fedeltà verificabile elevata”), i ricercatori mostrano come questi due obiettivi possano essere raggiunti simultaneamente grazie a una nuova architettura di circuiti quantistici codificati, rendendo possibile una delle più grandi dimostrazioni di calcolo quantistico logico mai realizzate. I circuiti e i relativi risultati sono inoltre disponibili pubblicamente nel Quantum Advantage Tracker.

Rafforzare la fiducia nei risultati quantistici

Per anni, i ricercatori hanno utilizzato un parametro di riferimento noto come Random Circuit Sampling (RCS) per verificare se i computer quantistici fossero in grado di superare le prestazioni dei sistemi classici. In termini semplici, l’RCS chiede a un computer quantistico di generare schemi talmente complessi da non poter essere riprodotti in modo efficiente da un computer tradizionale. La sfida principale è sempre stata la verifica: man mano che il problema diventa più difficile, diventa progressivamente più complesso - e infine impossibile - dimostrare che la risposta del computer quantistico sia corretta senza fare forti assunzioni sul funzionamento interno della macchina.

Nel loro esperimento, i ricercatori di IBM e dell’Università di Chicago hanno affrontato questo ostacolo proponendo un’alternativa strutturata all’RCS. Il team ha dimostrato che questa nuova metodologia mantiene gli stessi criteri di complessità computazionale dell’RCS, con il vantaggio cruciale che la nuova struttura consente di rilevare gli errori durante l’esecuzione del calcolo.

“La verifica rimane una delle maggiori sfide per stabilire in modo definitivo il vantaggio quantistico sperimentale”, ha dichiarato Bill Fefferman, Professore Associato presso l’Università di Chicago. “Questo esperimento sviluppa tecniche che permettono di caratterizzare meglio la fedeltà di stati quantistici complessi in presenza di rumore, aumentando la fiducia nel fatto che il computer quantistico stia effettivamente risolvendo un problema difficile dal punto di vista computazionale.”

Soumik Ghosh, dottorando nel gruppo di ricerca di Fefferman presso l’Università di Chicago, ha aggiunto: “Oltre a rafforzare la validazione sperimentale, i progressi nella verifica hanno il potenziale di sbloccare applicazioni pratiche per la prossima generazione di computer quantistici.”

In quella che è considerata una delle più ampie dimostrazioni di correzione degli errori mai realizzate, il team ha eseguito 70 qubit logici, proteggendoli dagli errori per completare 2.415 operazioni logiche a due qubit e 468 porte logiche “T”, due metriche utilizzate per misurare la complessità di un circuito quantistico.

Poiché il circuito era codificato, il calcolo logico ha raggiunto tassi di errore logico effettivi 10 volte inferiori rispetto ai tassi di errore fisici, consentendo di ottenere una fedeltà del circuito straordinariamente elevata anche con un numero così elevato di operazioni.

“Siamo ormai pienamente entrati nell’era del quantum advantage”, ha dichiarato Jay Gambetta, Direttore di IBM Research e IBM Fellow. “Abbiamo dimostrato un calcolo quantistico che va oltre la portata pratica dei computer classici e che stabilisce, con confidenza statistica, un limite inferiore sulla fedeltà con cui è stato eseguito. Questo traguardo offre a scienziati, sviluppatori e imprese una nuova base su cui fondare la fiducia nei computer quantistici, man mano che questi vengono scalati per affrontare problemi che vanno ben oltre le capacità del calcolo tradizionale."

Il team ha dimostrato che molti dei principali approcci di simulazione classica avrebbero richiesto tempi di esecuzione proibitivi, mentre il computer quantistico IBM ha completato il compito in meno di 15 minuti.

La correzione degli errori e la fiducia nei risultati prodotti rappresentano tappe essenziali verso la scalabilità del calcolo quantistico, e questo lavoro segna un importante passo avanti lungo questo percorso.

Nuove dimostrazioni di vantaggio quantistico

Oggi, oltre al risultato raggiunto da IBM e dall’Università di Chicago, i partner dell’ecosistema di IBM annunciano altre dimostrazioni di vantaggio quantistico con sistemi di calcolo affidabili. Per maggiori informazioni, visitare https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-advantage.

Informazioni su IBM

IBM è fornitore globale leader di cloud ibrido, intelligenza artificiale e competenze di consulenza. Aiuta i clienti in oltre 175 paesi a valorizzare le informazioni ricavate dai loro dati, ottimizzare i processi aziendali, ridurre i costi e ottenere un vantaggio competitivo nei loro settori. Più di 4.000 imprese pubbliche e private che operano in settori chiave dell’economia, come servizi finanziari, telecomunicazioni e sanità, si affidano alla piattaforma cloud ibrida IBM e Red Hat OpenShift per realizzare i loro progetti di trasformazione digitale in modo rapido, efficiente e sicuro. Le innovazioni di IBM nell'intelligenza artificiale, nell'informatica quantistica, nelle soluzioni cloud specifiche di settore e nella consulenza offrono alle imprese opzioni di offerta aperte e flessibili tra cui scegliere. Tutto questo è supportato dall'attenzione e impegno di lunga data di IBM verso i valori di fiducia, trasparenza, responsabilità, inclusione e servizio. Visitare ibm.com/it-it per maggiori informazioni.

LinkedIn: IBM

Contatti:
Titti Garau - External Relations, IBM Italy
email: titti_garau@it.ibm.com
mobile: 335 7248411