Un piccolo passo per l’informatica quantistica, un grande passo per tutto il resto.
di Michael Reilly
Ci stiamo avvicinando alla creazione di un computer che promette di rivoluzionare una fetta importante del mondo della chimica e di altri settori. Un team di ricercatori di IBM è riuscito a utilizzare il suo computer quantistico, l’IBM Q, per simulare la struttura molecolare dell’idruro di berillio (BeH2). La molecola più complessa mai sottoposta al trattamento di una simulazione quantistica.
Pur riuscendo a simulare il BeH2 ed altre molecole semplici, i supercomputer di oggi esauriscono rapidamente le proprie capacità, mentre i modellatori chimici – impiegati per cercare nuovi composti per applicazioni che variano dalla medicina all’elettronica – sono costretti ad approssimare il comportamento di una molecola sconosciuta; si giunge così alla necessità di effettuare test nel mondo reale per valutare il reale funzionamento dei composti.
La promessa del calcolo quantico è quella di amplificare significativamente questo processo prevedendo accuratamente la struttura di una nuova molecola e la sua reazione all’interno di un composto. Nel loro lavoro, pubblicato ieri su Nature – e disponibile su Arxiv – i ricercatori di IBM dimostrano un nuovo algoritmo in grado di calcolare lo stato di base del BeH2 con il chip da sette qubit.
Sotto certi aspetti, il loro risultato rappresenta solamente un piccolo passo avanti. È però un importante passo in avanti verso la simulazione di molecole più complesse tramite computer quantistici che porteranno a scoperte dalla grande rilevanza commerciale.
Pure in questo momento, come precisato dal team, IBM offre l’accesso a un computer quantistico da 16 qubit nella forma di un servizio cloud gratuito. Maggiore il numero di qubit – i bit quantistici che possono essere impiegato per codificare dati in molteplici stati allo stesso tempo – maggiore la complessità dei calcoli che dovrebbero riuscire a gestire; almeno in teoria.
Come accennato da noi quando abbiamo inserito i computer quantistici nella lista di tecnologie rivoluzionarie del 2017, una delle sfide principali nella progettazione di computer quantistici sta nell’assicurare che i qubit mantengano il loro delicato stato quantico per il periodo di tempo necessario a ultimare i calcoli. Maggiore è il numero di qubit all’interno di un chip, però, maggiore è la complessità delle procedure necessarie a mantenere questo equilibrio.
Ciononostante, il giorno in cui i computer quantistici surclasseranno le macchine convenzionali – un punto di inflessione conosciuto come supremazia quantistica – si sta avvicinando rapidamente. Alcuni osservatori ritengono che un chip dotato di 50 qubit potrebbe essere sufficiente a raggiungere questo punto di svolta. Per quanto il mondo della chimica possa apparire come uno dei primi beneficiari di questa rivoluzione, diversi altri campi godranno degli stessi effetti.
Si prevede che i computer quantistici eccelleranno in qualunque problema di ottimizzazione, contribuendo nel conseguimento di importanti progressi in settori che spaziano dall’intelligenza artificiale alla consegna di pacchi.
