I risultati dello studio di ricerca condotto da scienziati del Quantum Science Center finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti presso Oak Ridge National Laboratory, dell’Università Purdue, dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign, del Los Alamos National Laboratory, dell’Università del Tennessee e IBM, presenta interessanti novità sui computer quantistici, che si “affermano come strumenti scientifici pratici”, come sottolineano da IBM.
L’azienda ha infatti annunciato che “il proprio computer quantistico è riuscito a simulare in modo affidabile il comportamento quantistico di un materiale magnetico, ottenendo risultati in linea con gli esperimenti sullo scattering di neutroni, segnando un passo significativo verso l’utilizzo dei computer quantistici come strumenti affidabili per la scoperta scientifica”.
In questo studio, il team si è concentrato sul cristallo magnetico KCuF3 e ha confrontato direttamente le misurazioni di scattering di neutroni con le simulazioni su un computer quantistico. La forte corrispondenza tra esperimento e simulazione dimostra che i processori quantistici sono ora in grado di calcolare le principali proprietà dinamiche dei materiali reali.
IBM: elementi chiave sui computer quantistici
- I computer quantistici si affermano come strumenti scientifici pratici: questi risultati confermano che tali computer sono strumenti pratici per la scienza dei materiali, consentendo agli scienziati di simulare direttamente i materiali prima di investire in esperimenti di laboratorio che richiedono ingenti risorse. In questo caso, i computer quantistici offrono un modo per simulare lo studio della materia che altrimenti richiederebbe l’accesso a una sorgente di neutroni. Man mano che l’hardware e gli algoritmi quantistici continuano a maturare, ciò potrebbe accelerare le scoperte nei settori dei superconduttori, dell’imaging medico, dell’energia e dello sviluppo di farmaci.
- I computer quantistici odierni stanno avanzando a un ritmo sostenuto: l’accuratezza e l’affidabilità di questa simulazione sono state determinate da tre pilastri: rapidi miglioramenti nell’hardware quantistico, nuovi algoritmi che riducono gli errori e approcci di quantum-centric supercomputing che combinano i punti di forza dei paradigmi quantistici e classici. La convergenza di questi miglioramenti sta portando a computer quantistici utili anche prima dei computer quantistici fault-tolerant, che IBM fornirà nel 2029.
- Ciò apre nuove possibilità per problemi in cui i computer classici, da soli, si scontrano con limiti fondamentali: simulare la dinamica quantistica diventa esponenzialmente più difficile per i sistemi classici man mano che la complessità cresce, e vi sono limiti noti. Poiché i computer quantistici rappresentano direttamente il comportamento quantistico, anziché approssimarlo, il loro potenziale di risolvere problemi di meccanica quantistica è esponenzialmente vasto.
- La natura è il punto di riferimento: le precedenti pietre miliari nel campo della quantistica mettevano a confronto macchine con altre macchine. In questo caso, invece, si confronta un computer quantistico con la realtà fisica: un livello di difficoltà sostanzialmente più elevato.
