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La D-Wave Quantum Inc., startup californiana specializzata nel calcolo quantistico per applicazioni commerciali, ha raggiunto un traguardo storico: il suo prototipo D-Wave Advantage 2, un computer quantistico di tipo “annealing”, ha risolto un problema concreto in un tempo incredibilmente ridotto rispetto ai metodi tradizionali. Questo risultato, confermato attraverso una pubblicazione peer-reviewed su una prestigiosa rivista scientifica, rappresenta una svolta decisiva nel campo dell’informatica quantistica.
Secondo la Legge di Moore, la potenza di calcolo e l’efficienza dei microchip raddoppiano ogni due anni. Nonostante i progressi straordinari dell’informatica tradizionale, esistono problemi complessi che rimangono al di fuori della portata anche dei supercomputer più avanzati. Gli scienziati hanno lavorato per anni alla costruzione di computer sempre più potenti capaci di calcoli su scala exa (quintilioni di operazioni al secondo) per affrontare sfide come il cambiamento climatico e la scoperta di nuovi farmaci. Tuttavia, molti esperti ritengono che la vera risposta a queste sfide risieda nei computer quantistici, che sfruttano le leggi della meccanica quantistica per eseguire calcoli che richiederebbero anni anche ai supercomputer più veloci.
I ricercatori di D-Wave hanno eseguito simulazioni di “vetri di spin programmabili”, un problema relativo ai materiali magnetici notoriamente difficile da calcolare. I minerali magnetici trovano applicazione in numerosi settori, dalla medicina ai semiconduttori, dalla progettazione di sensori ai motori. Tuttavia, poiché questi materiali sono microscopicamente piccoli, comprendere le loro interazioni è stato finora estremamente complesso, rappresentando un ostacolo significativo nella scoperta di nuovi materiali.
Dato che il comportamento di questi materiali è governato dalla fisica quantistica, comprenderne la natura quantistica può aiutare a identificare nuove applicazioni. I centri di calcolo ad alte prestazioni (HPC) e i supercomputer utilizzano attualmente unità di elaborazione grafica (GPU) per eseguire questi calcoli, un approccio che risulta non solo energivoro ma anche dispendioso in termini di tempo.
Il computer quantistico di D-Wave utilizza un processo chiamato “quantum annealing” per trovare soluzioni ottimali a problemi complessi. In questo approccio, il sistema inizia in una sovrapposizione di tutte le possibili soluzioni (uno stato ad alta energia) e mira a raggiungere il suo stato minimo o a bassa energia attraverso un processo di “ricottura”, modificando lentamente i parametri del sistema.
Quando il team di ricerca D-Wave ha sottoposto questo problema sia al loro computer quantistico che al supercomputer Frontier del Oak Ridge National Laboratory (ORNL), il computer quantistico ha restituito risultati in pochi minuti. Il supercomputer, al contrario, impiegherebbe teoricamente un milione di anni per risolvere lo stesso problema, consumando l’equivalente dell’elettricità globale annuale.
