Burnaby, nella provincia canadese della Columbia Britannica, è diventata ancora una volta il centro del mondo del calcolo avanzato grazie all’ultima impresa firmata D-Wave Quantum Inc.. Il 12 Marzo, gli scienziati dell’azienda hanno annunciato su Science di aver risolto, in pochi minuti, un complesso problema reale grazie al loro processore di ricottura quantistica, un risultato che secondo i ricercatori avrebbe richiesto milioni di anni di calcolo a un tradizionale supercomputer classico.
Ma la vittoria è durata poco. Un altro team di ricercatori, infatti, ha subito proposto un metodo alternativo capace di affrontare almeno una parte del problema in poco più di due ore su un sistema classico.
Il sorpasso quantistico: un risultato senza precedenti nella simulazione dei vetri di spin
Il team di D-Wave ha impiegato il proprio quantum annealer, una tipologia di processore quantistico specializzato in problemi di ottimizzazione, per simulare le dinamiche dei vetri di spin, strutture disordinate di elementi magnetizzati. Queste simulazioni risultano particolarmente rilevanti per la scienza dei materiali, con potenziali applicazioni nella progettazione di metalli avanzati.
Secondo Mohammad Amin, scienziato capo di D-Wave, si tratta di “una simulazione di materiali magnetici”, fondamentali nella vita moderna, utilizzati in telefoni cellulari, hard disk e sensori medici. Il sistema è stato simulato in due, tre e infinite dimensioni, con particolare attenzione agli scenari multidimensionali che sono difficili da riprodurre sui sistemi classici.
“Abbiamo dimostrato la supremazia quantistica per la prima volta su un problema reale di interesse pratico”, ha dichiarato Andrew King, uno dei principali informatici del progetto.
L’energia richiesta: un supercomputer consumerebbe più dell’intero pianeta
La simulazione eseguita dal sistema quantistico avrebbe richiesto, secondo il team, una quantità di energia tale che un supercomputer tradizionale avrebbe consumato più energia di quella necessaria a sostenere l’intero fabbisogno mondiale di un anno intero. Una dichiarazione che ha suscitato notevole scalpore nella comunità scientifica.
Daniel Lidar, direttore del Center for Quantum Information Science & Technology presso l’Università della California del Sud a Los Angeles, ha confermato la portata del risultato: “È un lavoro molto impressionante. Sono riusciti a eseguire simulazioni quantistiche che vanno oltre le capacità dei metodi classici attuali”.
La replica dei supercomputer classici: un algoritmo di 40 anni rilancia la sfida
A mettere in discussione l’entusiasmo per il risultato di D-Wave è arrivato un gruppo di ricercatori guidato da Joseph Tindall del Flatiron Institute di New York. Analizzando la versione preliminare dell’articolo pubblicata su arXiv.org circa un anno fa, il team ha sviluppato un metodo classico per affrontare lo stesso problema (o almeno una sua parte), impiegando un algoritmo chiamato propagazione delle credenze, risalente a circa 40 anni fa e ampiamente utilizzato nel campo dell’intelligenza artificiale.
Secondo il documento depositato su arXiv.org il 7 Marzo, la soluzione classica proposta sarebbe più accurata in alcuni casi specifici, in particolare nelle simulazioni bidimensionali e tridimensionali. I ricercatori affermano di aver raggiunto errori significativamente inferiori rispetto al metodo basato sulla ricottura quantistica del sistema D-Wave Advantage2.
La dimensione infinita: il dominio indiscusso del computer quantistico
Nonostante le critiche, c’è un campo in cui il quantum annealer di D-Wave si è dimostrato incontrastato: la simulazione dei sistemi a dimensioni infinite. Sebbene si tratti di una costruzione matematica più che di un modello fisico reale, questo scenario riveste grande importanza nello sviluppo di nuovi algoritmi per l’intelligenza artificiale.
Secondo Lidar, ricreare queste condizioni su un supercomputer classico richiederebbe un approccio completamente diverso e, al momento, non esiste un metodo classico che possa replicare con successo i risultati raggiunti dal sistema quantistico in questo contesto.
La discussione resta aperta, con la competizione serrata tra computer quantistici e supercomputer tradizionali che continua ad alimentare il dibattito sulla futura supremazia di una delle due tecnologie.
