È possibile "fondere" gli attuali computer con quelli quantistici? Scopriamolo

Gli scienziati del Los Alamos National Laboratory, in collaborazione con alcune istituzioni, hanno progettato degli algoritmi specifici per potenziare le capacità dei computer odierni mediante un “approccio quantistico”. Per fare ciò hanno provato a "fondere" gli attuali computer con la tecnologia quantistica.

Questi algoritmi sono chiamati algoritmi quantistici variazionali e sono capaci di modificare l’apporto del carico di lavoro per ottimizzare le procedure di computazione.

Marco Cerezo, fisico presso il laboratorio e autore principale dello studio, ha dichiarato "I computer quantistici hanno la promessa di superare i computer classici per determinati compiti, ma sull'hardware quantistico attualmente disponibile non possono eseguire algoritmi lunghi. Emettono troppo rumore mentre interagiscono con l'ambiente, il che corrompe le informazioni in elaborazione".

Il ricercatore fa, inoltre, notare che sarebbe possibile sfruttare questi algoritmi per effettuare azioni che i normali computer non possono sostenere. Per fare ciò si attua un’azione sinergica tra le due tipologie di computatori, sottoponendo il lavoro complesso alle doti quantistiche, per poi eseguire i calcoli residui con le apparecchiature informatiche canoniche.

I computer quantistici attuali possono sostenere una potenza in qubit che non è sufficiente a correggere eventuali errori. Proprio per ovviare a questo problema sono stati progettati gli algoritmi. Questi, infatti, sono funzionali sui computer quantistici di grandi dimensioni e consentono di limitare errori e guasti.

"Non possiamo ancora implementare questi algoritmi perché danno risultati senza senso o richiedono troppi qubit. Così ci siamo resi conto che avevamo bisogno di un approccio che si adattasse ai vincoli dell'hardware che abbiamo, un problema di ottimizzazione“ ha aggiunto il fisico e coautore del paper, Patrick Coles, che ha sviluppato gli algoritmi.

Vengono fornite anche delle precisazioni tecniche sul funzionamento degli algoritmi. Sono detti variazionali, infatti, perché variano l’approccio di esecuzione per ottimizzare i processi di calcolo. Queste ottimizzazioni constano nella ricalibrazione dei parametri e delle porte logiche per ridurre al minimo quella che viene definita funzione di costo.

Quest’ultima è un modello matematico che stima l’efficacia del lavoro dell’algoritmo, arrivando a soluzione quando questa funzione raggiunge il valore più basso. Una volta stimata la funzione di costo, il computer quantistico fornisce il risultato al computer canonico e questo regola i parametri di input e li sottopone nuovamente al quantistico, che effettua un ulteriore ottimizzazione.

Questa tipologia di approccio potrebbe rivelarsi utile per sviluppare, nei prossimi anni, computer che siano capaci di sfruttare la “spinta quantistica”, dato che questa tecnologia ha dei costi davvero esorbitanti.