La svolta di Harvard nell'informatica quantistica: un salto verso la correzione degli errori e la riduzione del rumore

C'è stato un progresso sostanziale nell'informatica quantistica, che è stato rivelato da un gruppo di ricercatori dell'Università di Harvard, in collaborazione con QuEra Computing Inc., l'Università del Maryland e il Massachusetts Institute of Technology. La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) degli Stati Uniti d'America ha fornito finanziamenti per lo sviluppo di un processore unico nel suo genere, progettato con l'intento di superare due dei maggiori problemi del settore: rumore ed errori.

Il rumore che colpisce i qubit (bit quantistici) e causa errori di calcolo è stato un ostacolo significativo per l’informatica quantistica, che ha dovuto affrontare questo problema difficoltà per un pò di tempo. Nel processo di miglioramento della tecnologia dei computer quantistici, questo si è rivelato un ostacolo significativo. Dall’inizio dei tempi, per eseguire enormi quantità di correzioni di errori sono stati necessari computer quantistici che contengono più di mille qubit. Questo è il problema che ha impedito a questi computer di essere ampiamente utilizzati.

In una ricerca innovativa pubblicata sulla rivista scientifica Nature, il team guidato dall’Università di Harvard ha rivelato la propria strategia per affrontare queste preoccupazioni. Hanno avuto l’idea dei qubit logici, che sono raccolte di qubit collegati tra loro tramite entanglement quantistico per scopi di comunicazione. A differenza del metodo convenzionale di correzione degli errori, che si basa su copie duplicate di informazioni, questa tecnica sfrutta la ridondanza intrinseca presente nei qubit logici.

Il team ha utilizzato una quantità di 48 qubit logici, mai realizzata prima, per eseguire efficacemente calcoli su larga scala su un computer quantistico con correzione degli errori. Dimostrando una distanza di codice pari a sette, che indica una maggiore resilienza agli errori quantistici, ciò è stato reso possibile costruendo e intrecciando i più grandi qubit logici che siano mai stati creati. Pertanto, ciò è stato reso praticabile.

Per costruire il processore, migliaia di atomi di rubidio sono stati separati in una camera a vuoto, e poi sono stati raffreddati a una temperatura molto vicina allo zero assoluto utilizzando laser e magneti. 280 di questi atomi sono stati convertiti in qubit e entangled con l'aiuto di laser aggiuntivi, il che ha portato alla creazione di 48 qubit logici. Invece di utilizzare cavi, questi qubit comunicavano tra loro tramite l’uso di pinzette ottiche.

Rispetto alle precedenti macchine più grandi basate su qubit fisici, questo nuovo computer quantistico ha dimostrato un tasso di errori molto inferiore durante i calcoli. Invece di correggere gli errori che si verificano durante i calcoli, il processore utilizzato dal team di Harvard incorpora una fase di rilevamento degli errori di post-elaborazione. Durante questa fase, gli output errati vengono scoperti e scartati. Si tratta di un approccio accelerato per scalare i computer quantistici oltre l’attuale era del Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ), attualmente in vigore.

Come risultato di questo risultato, sono diventate disponibili nuove opportunità per l’informatica quantistica. Questo risultato rappresenta un grande passo avanti verso lo sviluppo di computer quantistici scalabili, tolleranti ai guasti e in grado di affrontare problemi tradizionalmente intrattabili. Nello specifico, lo studio evidenzia la possibilità per i computer quantistici di effettuare calcoli e operazioni combinatorie che non sono concepibili con la tecnologia oggi disponibile nel campo dell’informatica. Ciò apre una strada completamente nuova per il progresso della tecnologia quantistica.

Fonte immagine: Shutterstock

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• Fonte: https://Blockchain.News/news/harvards-breakthrough-in-quantum-computing-a-leap-towards-error-correction-and-noise-reduction