C'è ora la prova che i computer quantistici possono superare le macchine classiche

Quello che abbiamo oggi sono computer quantistici con un numero molto limitato di qubit e un tempo di coerenza breve. Queste limitazioni mettono un freno alla quantità di calcolo che è possibile eseguire su quelle macchine, ma consentono comunque un po 'di lavoro pratico. Non sorprende che i ricercatori siano molto interessati a vedere cosa possono fare con l'attuale serie di macchine disponibili. Poiché hanno un tempo di coerenza così breve prima che il sistema diventi caotico e inutile per qualsiasi computazione, è possibile eseguire solo un numero relativamente piccolo di operazioni su di essi. Nell'informatica quantistica si parla, questa è "profondità", e i sistemi odierni sono considerati superficiali.

La scienza ha pubblicato oggi un articolo ("Il vantaggio quantico con circuiti superficiali") di Sergey Bravyi dell'IBM Research, David Gosset dell'Istituto di Quantum Computing dell'Università di Waterloo e Robert König dell'Istituto di studi avanzati e Zentrum Mathematik, Technische Universität München. In questo documento, i ricercatori dimostrano che un computer quantistico con una profondità di circuito fissa è in grado di sovraperformare un computer classico che sta affrontando lo stesso problema perché il computer classico richiederà che la profondità del circuito aumenti, mentre può rimanere costante per il computer quantico . 

C'è ben poco che sia intuitivo sull'informatica quantistica, ovviamente, ma vale la pena ricordare che i computer quantistici sono molto diversi dai computer classici.

"I circuiti quantici non sono solo fondamentalmente uguali ma diversi dai circuiti classici", mi ha detto IBM Q Ecosystem and Strategy VP Bub Sutor. I circuiti classici, [...] sono bit, sono zero e uno, e c'è logica binaria, AND, OR, NOT e cose simili. I set di gate molto semplici, i tipi di operazioni che puoi fare in quantum sono diversi. Quando questi qubit sono effettivamente operativi, con questa nozione di sovrapposizione hai molto, molto di più da gestire la stanza del gomito, non solo due bit. In realtà hai una quantità enorme di spazio in più qui. "Ed è quella stanza aggiuntiva che ottieni, perché i qubit possono codificare qualsiasi numero e non solo zeri e uno, che consente loro di essere più potenti di un computer classico nella risoluzione del tipo specifico di problema che i ricercatori hanno affrontato.

La domanda che i ricercatori hanno posto è stata se i circuiti quantistici a profondità costante possono risolvere un problema computazionale che i circuiti classici a profondità costante non possono? Il problema che hanno deciso di considerare è una variazione del ben noto problema di Bernstein-Vazirani (ben noto tra i superpoteri dell'informatica quantistica). Non è necessario entrare nei dettagli qui, ma i ricercatori dimostrano che anche un computer quantistico superficiale può facilmente sovraperformare un computer classico nella risoluzione di questo problema.

 "Abbiamo cercato di capire che tipo di cose possiamo fare con un circuito quantistico superficiale e abbiamo cercato un modello appropriato per un tipo di calcolo che possa essere fatto su un dispositivo quantico a breve termine", ha detto Bravyi. "Ciò che il nostro risultato dice è che ci sono alcuni problemi computazionali per i quali è possibile risolvere su un computer quantistico con una profondità costante. Quindi, man mano che aumenti il ​​numero di bit di input, la profondità dell'algoritmo quantico che risolve il problema rimane costante. "Un computer classico a profondità costante non può tuttavia risolvere questo problema.

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