Bristlecone è il processore quantistico di Google da 72 qubit

Nei giorni scorsi, in occasione dell'incontro annuale della American Physical Society a Los Angeles, Google ha annunciato Bristlecone, l'ultimo processore quantistico che potrebbe collocare la società di Mountain View (almeno queste sono le sue ambizioni) sulla strada per raggiungere la quantum supremacy o supremazia quantistica in futuro, ovvero il punto in cui un computer quantistico è in grado di eseguire determinati algoritmi molto più velocemente rispetto a quanto un classico computer sia in grado di fare, riuscendo di fatto a risolvere problemi attualmente non computabili con le architetture tradizionali.

Come osserva la stessa Google, lo scopo di Bristelcone è di mettere a disposizione degli sviluppatori un banco di prova per saggiare la scalabilità della tecnologia qubit e verificare i tassi di errore, oltre che sperimentare nel campo della simulazione, ottimizzazione e machine learning quantistici.

Per la computazione quantistica un elemento di particolare attenzione è proprio quello del tasso di errore. I processori e i sistemi basati sulla fisica dei quanti operano a temperature estremamente basse (parliamo di millikelvin) e vengono schermati dall'ambiente poiché ogni interferenza andrebbe a compromettere lo stato dei qubit, che sono estremamente instabili, restituendo errori nelle computazioni. Per questo motivo i qubit nei moderni processori quantistici sono di fatto una combinazione di vari bit che possano aiutarsi a vicenda nella compensazione di potenziali errori. Infine la maggior parte di questi bit è in grado di preservare il proprio stato per un periodo non superiore ai 100 microsecondi.

Tutti i partecipanti al mondo della ricerca sulla computazione quantistica concordano sul fatto che la supremazia quantistica può essere raggiunta con un chip da almeno 49 qubit. Il processore Bristlecone di Google è caratterizzato da 72 qubit e la società di Mountain View afferma di essere riuscita a preservare le caratteristiche del precedente chip quantistico a 9 qubit, tra cui l'1% di errori di readout lo 0,1% di errori per i gate a qubit singolo e lo 0,6% di errori per i gate a due qubit. La ricerca indica un tasso di errore di 0,5% per i gate a due qubit come traguardo da superare per raggiungere la supremazia quantistica.

Google tuttavia cerca di porre l'attenzione sul fatto che la supremazia quantistica non è un affare solamente quantitativo, in termini di qubit. "Operare un dispositivo come Bristlecone a bassi tassi d'errore richiede una grande armonia in un insieme di tecnologie che va dal software all'elettronica di controllo, al processore stesso. Affinché tutto operi correttamente è necessaria una attenta progettazione passando per varie iterazioni" si legge sul blog della società.

I grandi colossi della tecnologia stanno portando avanti varie attività di ricerca focalizzate sul computer quantistico, ritenuto la prossima grande rivoluzione nel mondo della computazione. Non solo Google, ma anche Microsoft, Intel, IBM, svariate startup e realtà accademiche partecipano tutti ad una competizione serrata per riuscire a strappare il primato della quantum supremacy. L'annuncio odierno di Google metterà pressione sugli altri gruppi di ricerca, ma ciò che è interessante è che ognuno sta seguendo un approccio differente per questo territorio fondamentalmente da esplorare. Tra gli altri big del settore, Microsoft ancora non ha realizzato alcun qubit, ma il suo approccio dovrebbe poterla condurre rapidamente ad una macchina da 49 qubit non appena sarà riuscita a realizzare il primo e nel frattempo la società di Redmond sta lavorando ad un linguaggio di programmazione per la computazione quantistica. IBM attualmente ha già una macchina da 50 qubit nei propri laboratori e ha inoltre realizzato una simulazione cloud-based di un computer quantistico che mette a disposizione di sviluppatori e chiunque voglia sperimentare con questo nuovo paradigma computazionale. Intel ha invece annunciato in occasione del CES la realizzazione di un chip a 49 qubit, conosciuto con il nome in codice di Tangle Lake, che ha consegnato nelle mani del partner QuTech nei Paesi Bassi, ma non ha svelato ulteriori dettagli.