Un chip grande pochi centimetri ha fatto tremare il mondo dei supercomputer. Si chiama Willow ed è l’ultimo processore quantistico sviluppato da Google Quantum AI. In un esperimento pubblicato su Nature, ha analizzato la struttura di una molecola con un livello di dettaglio mai visto prima, 13.000 volte più velocemente dei migliori supercomputer esistenti. È il primo passo concreto del calcolo quantistico nel mondo reale.
L’esperimento di Google Quantum AI
Il progetto è stato guidato da Vadim Smelyanskiy e Hartmut Neven, due nomi storici del team Google Quantum AI. Con loro ha lavorato anche l’italiana Alice Pagano, ex dottoranda dell’Università di Padova. I ricercatori hanno combinato calcolo quantistico e chimica molecolare, utilizzando il chip Willow per esaminare la struttura elettronica di due molecole: toluene e dimetilbifenile.
Il risultato è stato straordinario. Willow ha simulato le interazioni atomiche con una velocità irraggiungibile per qualsiasi supercomputer classico. L’esperimento è stato pubblicato in due articoli, uno su Nature e uno su ArXiv, segnando un traguardo che molti definiscono l’inizio dell’era quantistica applicata.
Dalla supremazia quantistica alle prime applicazioni reali
Nel 2019 Google aveva già fatto parlare di sé con il chip Sycamore, capace di eseguire in pochi minuti un calcolo che un supercomputer avrebbe impiegato migliaia di anni a completare. Quel test aveva dimostrato la cosiddetta supremazia quantistica, ma non aveva utilità pratica.
Con Willow, invece, il calcolo quantistico mostra un valore concreto. Il nuovo chip riduce in modo sostanziale gli errori generati dal rumore esterno, una delle sfide principali dei computer quantistici. Ci riesce grazie a qubit superconduttori più stabili e circuiti raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto.
Come funziona l’algoritmo Quantum Echoes
Il cuore dell’esperimento è l’algoritmo Otom, ribattezzato Quantum Echoes. Questo metodo ripete le misurazioni quantistiche in cicli temporali, correggendo automaticamente parte del rumore che interferisce con i risultati. È una strategia che migliora la precisione senza richiedere un numero enorme di qubit corretti per errore, ancora troppo costosi da realizzare.
I ricercatori hanno integrato l’algoritmo con la Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), ottenendo una combinazione che ha permesso di “vedere” la molecola a un livello mai raggiunto. In pratica, si passa dall’ascoltare un’eco a osservare direttamente la scena.
Questa precisione apre la strada a nuovi studi nel campo della chimica, delle scienze dei materiali e della medicina molecolare.
Perché il chip Willow segna un cambio di paradigma
Il vero salto in avanti non è solo nella velocità, ma nel significato. Con Willow, Google dimostra che il calcolo quantistico può affrontare problemi reali e non solo esperimenti teorici. È un passo che riduce la distanza tra ricerca e applicazioni.
Gli esperti sottolineano che si tratta di un momento di svolta. I qubit superconduttori del chip funzionano a temperature di pochi millikelvin, mantenendo la coerenza quantistica per periodi più lunghi. Questo rende possibile affrontare simulazioni molecolari di dimensioni sempre maggiori.
Confronto con gli altri colossi del settore
La corsa al calcolo quantistico non riguarda solo Google. IBM, Rigetti e IonQ lavorano su tecnologie alternative basate su qubit a ioni intrappolati o fotonici. Tuttavia, nessuna di queste ha ancora raggiunto un risultato paragonabile in termini di applicazione scientifica.
Google sembra avere un vantaggio nel combinare hardware e algoritmi, grazie alla potenza dei suoi sistemi di intelligenza artificiale. Gli altri competitor restano indietro, ma la concorrenza spinge l’intero settore verso progressi più rapidi.
Cautela e prospettive
Non tutti gli esperti condividono l’entusiasmo. Simone Montangero, del Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing e direttore del Centro di Simulazioni Quantistiche dell’Università di Padova, ha ricordato che il ruolo del chip nel risultato finale è stato in parte marginale. Secondo Montangero, esagerare l’impatto di questi esperimenti rischia di creare aspettative irrealistiche.
Tuttavia, il dato rimane: il chip Willow ha dimostrato che un computer quantistico può analizzare molecole reali con precisione superiore a quella dei sistemi classici. È un primo passo, ma segna l’inizio di una nuova fase.
Applicazioni possibili
I progressi di Willow aprono prospettive concrete. In futuro, i computer quantistici potrebbero analizzare le reazioni chimiche alla base dei farmaci o progettare nuovi materiali con proprietà personalizzate. Nella medicina, questo approccio permetterebbe di studiare il comportamento delle proteine a livello atomico, accelerando la ricerca di cure per malattie complesse.
Nei prossimi anni la sfida sarà passare da pochi qubit controllati a migliaia di qubit stabili. Quando ciò accadrà, il confine tra supercomputer classico e computer quantistico diventerà sottile.
Un segnale per il futuro
Willow non è solo un chip, ma il primo indizio che il futuro del calcolo potrebbe già essere iniziato. L’esperimento di Google dimostra che la fisica quantistica può diventare uno strumento utile, non solo un concetto teorico.
Per ora siamo all’alba di una nuova epoca. E come nel primo volo dei fratelli Wright, ciò che oggi sembra piccolo potrebbe presto cambiare tutto.
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