La nuova “magia” dei computer quantistici: meno rumore, più potenza

Per anni i computer quantistici sono stati considerati una tecnologia futuristica, capace in teoria di eseguire calcoli milioni di volte più velocemente dei computer tradizionali. Il problema? Sono estremamente delicati: basta un po’ di calore o un singolo fotone fuori posto per mandare tutto in tilt. Ma ora, un team dell’Università di Osaka potrebbe aver trovato un modo per aggirare questo limite.

Computer quantistici e calore

In uno studio pubblicato su PRX Quantum, i ricercatori hanno presentato un nuovo metodo per preparare quelli che in gergo vengono chiamati “stati magici”, ingredienti fondamentali per far funzionare i computer quantistici in modo affidabile.

Questi stati, finora, erano difficili da ottenere: richiedevano molte risorse e un’enorme quantità di qubit (le unità base dell’informazione quantistica). Ma la nuova tecnica riduce drasticamente la complessità, aprendo la strada a computer quantistici molto più pratici e vicini alla realtà.

Via il calore… E il rumore?

“Il rumore è il nemico numero uno dei sistemi quantistici”. spiega Tomohiro Itogawa, uno degli autori dello studio. “Anche una piccola interferenza può rovinare tutto.”

Proprio per questo motivo, negli ultimi anni la ricerca si è concentrata sulla costruzione di computer quantistici fault-tolerant, ovvero in grado di funzionare correttamente anche in presenza di errori e disturbi. Una delle tecniche più usate è la distillazione di stati magici, che consiste nel “ripulire” un gran numero di stati imperfetti per ottenerne uno ad alta fedeltà.

La novità portata dal team giapponese è l’ideazione di una versione “livello zero” della distillazione: invece di lavorare su livelli logici astratti (come si fa di solito), l’operazione viene eseguita direttamente sul livello fisico dei qubit. Il risultato? Molti meno qubit richiesti e una riduzione dell’“overhead” (cioè le risorse richieste in termini di tempo e spazio) di decine di volte rispetto ai metodi tradizionali.

Conclusione

“Non siamo poi così lontani dall’era del calcolo quantistico su larga scala”, commenta con ottimismo Keisuke Fujii, autore senior dello studio.

Con questa innovazione, il sogno di computer quantistici realmente utilizzabili (capaci di rivoluzionare campi come l’intelligenza artificiale, la medicina, la crittografia e persino la finanza) sembra sempre più vicino.