Sycamore: il computer quantistico di Google mostra il suo potenziale

Sycamore: il computer quantistico di Google mostra il suo potenziale

Sycamore, il computer quantistico di Google, è riuscito effettivamente a sopravanzare quelli che sono i supercomputer tradizionali. La strada è ancora lunga ma a Mountain View credono che il percorso sia ormai tracciato verso il futuro.

di pubblicata il , alle 18:41 nel canale Sistemi
Google
 

Se ne era già scritto a fine Settembre quando una fuga di notizie aveva anticipato quanto Google ha confermato in queste ore. Il computer quantistico dal nome Sycamore ha permesso di mostrare realmente le potenzialità di questa nuova tecnologia rispetto ai computer "tradizionali".

Google quantum computer

Google ha diffuso sia un post sul blog ufficiale della società sia un articolo scientifico pubblicato su Nature che ha messo in chiaro cosa sia successo e quali siano le prestazioni del computer quantistico Sycamore. Ricordiamo che, allo stato attuale, questa tipologia di computer non è pensata per scopi consumer ma servirà inizialmente per riuscire a simulare eventi complessi che solitamente sono "dati in pasto" a supercomputer tradizionali.

Google e al supremazia quantistica

Alla base del risultato, come abbiamo scritto, c'è il computer quantistico Sycamore che sfrutta un processore da 54 qubit. Secondo quanto riportato, le prestazioni in determinati campi sarebbero di gran lunga superiori all'attuale tecnologia.

I calcoli per il supercomputer più potente al Mondo sarebbero stati svolti in 10 mila anni, con Sycamore il tempo è stato di 200 secondi. Si può capire quindi le potenzialità di questo genere di tecnologia e quale grande salto tecnologico potrebbe essere. IBM, che possiede il supercomputer tradizionale, ha però dichiarato che 10 mila anni siano una cifra pessimistica. Si tratterebbe "solamente" di 2,5 giorni.

Il futuro della computazione quantistica

Il processore Sycamore prevede una griglia bidimensionale in cui ogni qubit è collegato ad altri quattro qubit. Questo permette quindi di far interagire i vari stati di qubit lavorando quindi in maniera completamente diversa rispetto a un processore tradizionale.

Nell'esempio di Google, se dei neofiti pensassero di programmare un algoritmo su un computer quantistico dovrebbero innanzitutto scegliere le porte (gate) da utilizzare. Dato che ogni porta ha una probabilità intrinseca di errore questo limiterebbe la scelta a un migliaio di porte. La sequenza di porte (casuali o meno) è la base della computazione quantistica che Google paragona a "Hello World" per un programma su un computer tradizionale.

sycamore

Ed è proprio la casualità che separa le prestazioni di un computer tradizionale da un computer quantistico. Se nel secondo si genera una stringa di bit (con una probabilità verso alcune combinazioni piuttosto che altre) per il primo, riuscire a calcolare quale stringa sia più probabile rispetto a un'altra (dovuta all'interferenza quantistica) è un compito che necessità di grande potenza di calcolo. E più diventano lunghe le stringhe e più aumenta il numero di cicli dei gate più si complicano le operazioni.

Nel test di Google prima sono stati impiegati circuiti semplificati causali da 12 qubit a 53 qubit (con numero di cicli dei gate costanti). Si sono presi poi i risultati di simulazioni classiche e confrontate con un modello teorico. Questo però era solo il primo passo per verificarne il funzionamento.

Nel passo successivo, sono stati presi circuiti fissi casuali eseguiti sempre a 53 qubit ma aumentando il numero di cicli. Oltre un certo limite la simulazione classica è diventata impossibile superando così la complessità sostenibile da un supercomputer tradizionale (come mostrato nel grafico seguente).

Supercomputer quantistico

Google ha ottimizzato il suo processore per fare in modo che i risultati siano ripetibili e affidabili anche quando si utilizzano un gran numero di porte in contemporanea. In futuro inoltre verrà applicata anche la correzione quantistica degli errori permettendo di incrementare ancora le prestazioni complessive del computer quantistico.

In futuro Google intende permettere ad accademici e ricercatori accesso alle potenzialità di Sycamore per sviluppare algoritmi di nuova generazione. Inoltre si cercherà di ridurre al minimo incidenza e ricorrenza degli errori. Del resto si tratta di computer ancora molto "delicati" dove un piccolo danno può portare a lunghi fermi macchina. I ricercatori hanno dichiarato che c'è ancora molto da lavorare e molte cose da imparare. Ma la strada per un computer quantistico realmente utilizzabile è ormai segnata.

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41 Commenti
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Bradiper24 Ottobre 2019, 19:02 #1
Tutto molto bello anche se non ho capito il fatto dei 10.000 anni e 2,5 giorni.
Per il resto non ci ho capito molto.. Vabbè a parte che non funziona come un computer tradizionale.
F1R3BL4D324 Ottobre 2019, 19:40 #2
Originariamente inviato da: Bradiper
Tutto molto bello anche se non ho capito il fatto dei 10.000 anni e 2,5 giorni.
Per il resto non ci ho capito molto.. Vabbè a parte che non funziona come un computer tradizionale.


Ho aggiunto il link nella notizia al post ufficiale di IBM in risposta a Google.

Per farla breve, IBM (proprietaria del supercomputer tradizionale preso come riferimento da Google e concorrente per i computer quantistici) ha dichiarato che la stima di Google in termini di tempo per il calcolo sia sovrastimata. Secondo IBM si potrebbe raggiungere lo stesso risultato in 2,5 giorni e non 10 mila anni come dichiarato da Google, il tutto con un risultato migliore.

IBM ha anche aggiunto che la supremazia quantistica era intesa originariamente come il punto nel quale un computer tradizionale non può più eseguire calcoli di un certo tipo mentre un computer quantistico sì. Quindi ammettendo di metterci 2,5 giorni come dichiarato da IBM non sarebbe corretto definirla supremazia quantistica come ha fatto Google.

Inoltre nel test che è stato fatto da Google su Sycamore (e dal quale è uscito il valore di 10 mila anni) si fa riferimento alla memora RAM necessaria. Dato che il valore sarebbe elevatissimo con una simulazione di Schrödinger si è pensato di utilizzare quella di Schrödinger-Feynman (grafico che trovi nell'articolo) che utilizza anziché la quantità di memoria, il tempo necessario. Da lì si è estrapolato il valore di 10 mila anni.

IBM ha comunque avuto modo di ribadire alcuni concetti come le proprietà intrinseche dei computer quantistici (accesso all'entanglement e sovrapposizione degli stati) che non possono essere sfruttate nella computazione classica. Ma i computer tradizionali ne possono sfruttare altre come gerarchia delle memorie e maggiore precisione nei calcoli, maggiore sviluppo software e un numero superiore di algoritmi. Insomma, diciamo che vogliono far capire che "venderanno cara la pelle" nella computazione classica ancora per un po'.
demon7724 Ottobre 2019, 22:25 #3
Originariamente inviato da: Bradiper
Tutto molto bello anche se non ho capito il fatto dei 10.000 anni e 2,5 giorni.
Per il resto non ci ho capito molto.. Vabbè a parte che non funziona come un computer tradizionale.


Premesso che il mecanismo di calcolo di un sistema quantistico per me è ancora cosa oscura (modo diplomatico per dire che non ci capisco una fava) e dando per assodato il fatto che ad oggi si parla solo di test preliminare e non di applicazione pratica e diretta di un lavoro vero e misurabile, mi viene da dire che le diciharazioni sia di google che di IBM sono paragonabili alle diciharazioni dei politici in merito ad una determinata manifestazione: chi è a sostenio della manifestazione dichiara che c'erano un milione di partecipanti e chi è contro che ce ne erano mille.
L'unica certezza è che entrambi l'hanno sparata grossa.

Non mi sogno di sminuire nulla, ma credo che le conclusioni vere si potranno tirare solo tra alcuni anni.
F1R3BL4D324 Ottobre 2019, 22:39 #4
Originariamente inviato da: demon77
CUT
Non mi sogno di sminuire nulla, ma credo che le conclusioni vere si potranno tirare solo tra alcuni anni.


Probabilmente sì. Dipenderà anche da quanto la concorrenza verrà accentuata tra le due società (e gli altri che si aggiungeranno). Inoltre grazie al fatto che Google darà la possibilità agli "esterni" di provare il loro computer quantistico sarà forse più facile trovare una logica in tutto questo.
frankie24 Ottobre 2019, 23:55 #5
2.5 giorni o 10.000 anni, è capace di farlo SOLO in quel calcolo, probabilistico o deterministico che sia.

Mancano tutti gli altri e quindi per qualche anno si può dormire tranquilli.

PS Ci gira Crysis
andbad25 Ottobre 2019, 00:13 #6
Originariamente inviato da: demon77
Premesso che il mecanismo di calcolo di un sistema quantistico per me è ancora cosa oscura (modo diplomatico per dire che non ci capisco una fava)


A me l'hanno spiegata così (non so quanto semplicisticamente e correttamente, mi corregga chi ne sa di più: pensa al pi-greco, per calcolarlo con una certa precisione (10k, 100k, miliardi di cifre decimali, ecc...) un computer tradizionale deve effettuare un fottiliardo di calcoli per tirarti fuori un numero, ma sai che è preciso; uno quantistico ti spara invece un numero elevatissimo di "pi-grechi" con la stessa quantità di decimali, ma con una precisione non certa. A questo punto ti basta prendere il valore medio tra questi e hai lo stesso risultato con la stessa precisione ma con molto meno tempo.
Sempre se non ho capito male, il qubit non può assumere 3 stati (0, 1 e entrambi) ma infiniti stati (0, 1 e tutto quello che c'è in mezzo) contemporaneamente. Quindi l'insieme di qubit che escono dal calcolo rappresentati il pi-greco, nel mio esempio di prima, sarebbero "infiniti" (più o meno) valori tra 3,14 e 3,15. Per questo non servono gigalioni di RAM per fare il calcolo (come nel calcolo digitale tradizionale), ma bastano pochi qubit.
Questo è (passatemi il paragone) una sorta di parallelizzazione estrema dei calcoli.

By(t)e
Poty...25 Ottobre 2019, 01:04 #7
andband: complimenti per l'analisi è la prima volta che capisco la differenza tra un pc tradizionale ricino quantistico! il tuo discorso è "semplice" e fa capire l'Enorme differenza tra i computer tradizionali e quelli quantici
phmk25 Ottobre 2019, 08:21 #8

Sarà ottimo per..

Scardinare password e blockchain...
as2k325 Ottobre 2019, 08:34 #9
Originariamente inviato da: phmk
Scardinare password e blockchain...


mi serve con la password della EX
demon7725 Ottobre 2019, 09:04 #10
Originariamente inviato da: andbad
A me l'hanno spiegata così (non so quanto semplicisticamente e correttamente, mi corregga chi ne sa di più: pensa al pi-greco, per calcolarlo con una certa precisione (10k, 100k, miliardi di cifre decimali, ecc...) un computer tradizionale deve effettuare un fottiliardo di calcoli per tirarti fuori un numero, ma sai che è preciso; uno quantistico ti spara invece un numero elevatissimo di "pi-grechi" con la stessa quantità di decimali, ma con una precisione non certa. A questo punto ti basta prendere il valore medio tra questi e hai lo stesso risultato con la stessa precisione ma con molto meno tempo.
Sempre se non ho capito male, il qubit non può assumere 3 stati (0, 1 e entrambi) ma infiniti stati (0, 1 e tutto quello che c'è in mezzo) contemporaneamente. Quindi l'insieme di qubit che escono dal calcolo rappresentati il pi-greco, nel mio esempio di prima, sarebbero "infiniti" (più o meno) valori tra 3,14 e 3,15. Per questo non servono gigalioni di RAM per fare il calcolo (come nel calcolo digitale tradizionale), ma bastano pochi qubit.
Questo è (passatemi il paragone) una sorta di parallelizzazione estrema dei calcoli.

By(t)e


GRAZIE!
Questo rende l'idea molto bene sulla logica di funzionamento e anche sulla tipologia di applicazioni possibili.

Basandomi su questa spiegazione immagino che in futuro non avremo "computer quantistici" ma più precisamente saranno computer tradizionali che potranno contare ANCHE su coprocessori quantisitci.

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