Supremazia quantistica
Supremazia quantistica (chiamato anche vantaggio quantistico) è la pietra miliare raggiunta la quale un computer quantistico programmabile esegue un compito specifico che nessun computer classico potrebbe portare a termine in un tempo ragionevole. Nel 2019 un team di Google ha riferito di aver raggiunto questo traguardo con un processore da 53 qubit denominato Sicomoro.
L'esperimento del sicomoro
Sycamore ha utilizzato 53 superconduttori qubit raffreddato quasi allo zero assoluto. Il compito scelto è stato campionamento circuitale casuale: applica una sequenza lunga e casuale di porte quantistiche e poi misurare i qubit più volte. A causa dell’interferenza quantistica, i possibili risultati a 53 bit non sono ugualmente probabili: il circuito produce una distribuzione di probabilità caratteristica e irregolare. Il campionamento da quella distribuzione è facile per l'hardware quantistico ma estremamente difficile da simulare in modo classico, perché il numero di ampiezze che un computer classico deve tracciare cresce di 253, circa 1016.
Google riferì che Sycamore estrasse un milione di campioni in circa 200 secondi e stimò che il principale supercomputer dell'epoca avrebbe impiegato circa 10.000 anni per riprodurre il risultato. IBM ha contestato tale stima, sostenendo che un algoritmo classico migliore che utilizzi l’archiviazione su disco potrebbe essere completato in pochi giorni – un utile promemoria del fatto che il confine della supremazia è un obiettivo in movimento man mano che i metodi classici migliorano.
Cosa dimostra e cosa non dimostra
L'esperimento ha dimostrato che un dispositivo quantistico può superare il calcolo classico su un benchmark scelto con cura. Lo ha fatto non ha risolto un problema praticamente utile – il campionamento di circuiti casuali non ha un’applicazione diretta – né ha fornito un computer quantistico per uso generale con correzione degli errori. Il suo vero significato è quello di una prova di principio: sistemi quantistici grandi e controllabili possono raggiungere un regime che è veramente oltre la portata classica.
Un malinteso comune
La supremazia quantistica non significa che i computer quantistici siano ora migliori dei computer classici nelle attività quotidiane. Rimangono peggio in quasi tutto. L'affermazione è ristretta e deliberata: un problema artificioso, eseguito più velocemente della simulazione classica, per segnare una soglia scientifica piuttosto che commerciale.