IBM annuncia un nuovo traguardo: i computer quantistici superano le simulazioni classiche

IBM (NYSE: IBM) ha annunciato oggi una nuova svolta che ha conquistato la copertina della prestigiosa rivista scientifica Nature: per la prima volta i quantum computer possono produrre risultati precisi su scala superiore ai 100 qubit, andando oltre le tradizionali simulazioni classiche.

L’obiettivo ultimo della computazione quantistica è quello di simulare componenti dei materiali che i computer classici non hanno mai gestito in modo efficiente. La capacità di modellare tali componenti rappresenta un passo cruciale verso la risoluzione di sfide come la progettazione di fertilizzanti più efficienti, la realizzazione di batterie migliori e la creazione di nuovi medicinali. Tuttavia, i sistemi quantistici attuali sono intrinsecamente rumorosi e producono un notevole numero di errori che limitano le prestazioni. Ciò è dovuto alla natura fragile dei quantum bit o qubit e alle interferenze provenienti dall’ambiente circostante.

Il computer quantistico può superare le simulazioni classiche

Nel loro esperimento, il team di IBM dimostra che un quantum computer può superare le simulazioni classiche principali apprendendo e mitigando gli errori del sistema. Il team ha utilizzato il processore quantistico ‘Eagle’ di IBM Quantum, composto da 127 qubit superconduttori su un singolo chip, per generare stati grandi e interconnessi che simulano la dinamica degli spin in un modello di materiale, prevedendo con precisione proprietà come la magnetizzazione.

Per verificare l’accuratezza di questa modellazione, un team di scienziati dell’UC Berkeley ha eseguito simultaneamente queste simulazioni su computer classici avanzati situati presso il Lawrence Berkeley National Lab’s National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) e la Purdue University. Man mano che la scala del modello aumentava, il quantum computer continuava a produrre risultati precisi grazie a tecniche avanzate di mitigazione degli errori, mentre i metodi di calcolo classici alla fine hanno mostrato segni di debolezza e non sono stati in grado di competere con il sistema IBM Quantum.

“Questa è la prima volta che vediamo quantum computer modellare con precisione un sistema fisico naturale superando gli approcci classici principali”, ha dichiarato Darío Gil, Senior Vice President e Direttore di IBM Research. “Questo traguardo rappresenta un passo significativo per dimostrare che i quantum computer attuali sono strumenti scientifici capaci, che possono essere utilizzati per modellare problemi estremamente complessi, e forse impossibili, per i sistemi classici. Segna l’inizio di una nuova era di utilità per la computazione quantistica.”

IBM si impegna per i processori su scala di utilità in tutti i sistemi IBM Quantum

A seguito di questo lavoro rivoluzionario, IBM annuncia anche che i suoi sistemi IBM Quantum, sia su cloud che presso le sedi dei partner, saranno alimentati da un minimo di 127 qubit, completati nel corso dell’anno prossimo.

Questi processori offrono un potere computazionale tale da superare i metodi classici per determinate applicazioni e garantiranno tempi di coerenza migliorati e tassi di errore inferiori rispetto ai precedenti sistemi quantistici di IBM. Tali capacità possono essere combinate con tecniche avanzate di mitigazione degli errori in costante evoluzione per consentire ai sistemi IBM Quantum di raggiungere una nuova soglia per l’industria, definita ‘scala di utilità’, un punto in cui i quantum computer possono fungere da strumenti scientifici per esplorare una nuova scala di problemi che i sistemi classici potrebbero non essere in grado di risolvere mai.

“Mentre procediamo nella nostra missione di portare la computazione quantistica utile nel mondo, abbiamo prove solide degli elementi fondamentali necessari per esplorare una classe completamente nuova di problemi computazionali”, ha affermato Jay Gambetta, IBM Fellow e Vice President, IBM Quantum. “Dotando i nostri sistemi IBM Quantum di processori in grado di scalare l’utilità, invitiamo i nostri clienti, partner e collaboratori a portare i loro problemi più difficili per esplorare i limiti dei sistemi quantistici attuali e iniziare a estrarre un reale valore.”

Tutti gli utenti di IBM Quantum avranno la possibilità di eseguire problemi su processori su scala di utilità con oltre 100 qubit. I più di 2000 partecipanti alla IBM Quantum Spring Challenge hanno avuto accesso a questi processori su scala di utilità mentre esploravano circuiti dinamici, una tecnologia che semplifica l’esecuzione di algoritmi quantistici più avanzati.

Ricercatori globali e leader dell’industria perseguono il valore con IBM Quantum

Con l’espansione della propria pila di tecnologie quantistiche, IBM sta mobilitando istituti di ricerca e leader del settore privato in diversi ambiti in cui la tecnologia quantistica offre un potenziale immediato. Dotate di tecnologie quantistiche sempre più potenti, compresi hardware avanzati e strumenti per esplorare come la mitigazione degli errori possa garantire l’accuratezza attuale, organizzazioni e università pionieristiche stanno collaborando con IBM per valorizzare la computazione quantistica.

Questi gruppi di lavoro che esplorano il potenziale valore offerto dalla computazione quantistica includono:

• Sanità e Scienze della Vita: guidati da organizzazioni come il Cleveland Clinic e Moderna, stanno esplorando l’applicazione della chimica quantistica e dell’apprendimento automatico quantistico per sfide come la scoperta accelerata di molecole e modelli di previsione del rischio per i pazienti.
• Fisica delle alte energie: composti da istituti di ricerca all’avanguardia come CERN e DESY, stanno lavorando per identificare i calcoli quantistici più adatti per settori come gli algoritmi di identificazione e ricostruzione per eventi di collisione di particelle e l’indagine di modelli teorici per la fisica delle alte energie.
• Materiali: guidati dai team di Boeing, Bosch, l’Università di Chicago, l’Oak Ridge National Lab, ExxonMobil e RIKEN, mirano a esplorare i migliori metodi per creare flussi di lavoro per la simulazione dei materiali.
• Ottimizzazione: mirato a stabilire collaborazioni tra istituzioni globali come E.ON, Wells Fargo e altre per esplorare questioni chiave che favoriscono l’identificazione di problemi di ottimizzazione più adatti per il vantaggio quantistico nel settore della sostenibilità e delle finanze.

Con l’ulteriore potenza e le nuove funzionalità dei sistemi IBM Quantum, la collaborazione tra i ricercatori globali e i leader dell’industria porterà a scoperte e applicazioni sempre più significative, aprendo la strada a un futuro entusiasmante per la computazione quantistica.

L’annuncio di IBM sul superamento delle simulazioni classiche da parte dei quantum computer rappresenta una pietra miliare nel campo della computazione quantistica. Questo traguardo apre la strada a un nuovo panorama di possibilità nella risoluzione di problemi complessi e nell’applicazione pratica di questa tecnologia rivoluzionaria. La collaborazione tra IBM, istituti di ricerca e leader industriali promette di portare la computazione quantistica a nuovi livelli, aprendo la strada a nuove scoperte scientifiche e applicazioni innovative.

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