IL COMPUTER QUANTISTICO DI GOOGLE / GOOGLE'S QUANTISTIC COMPUTER

IL COMPUTER QUANTISTICO DI GOOGLE / GOOGLE'S QUANTISTIC COMPUTER

SEGNALATO DAL DR. GIUSEPPE COTELLESSA (ENEA)

D-Wave, il computer quantistico di Google

SI CHIAMA D-Wave, appartiene a Google ed è ospitato allo Ames Research Center, di proprietà della Nasa. È uno degli oggetti più esclusivi, misteriosi e controversi al mondo. Si tratta - almeno a quanto sostiene l'omonima azienda che lo produce - di un computer quantistico, ovvero un dispositivo informatico che sfrutta i principi e le proprietà della meccanica quantistica, la branca della fisica moderna che descrive il comportamento di particelle microscopiche come fotoni, elettroni e quark. Dopo due anni di ricerca - Big G ha acquistato D-Wave nel 2013 e la sua versione aggiornata, D-Wave 2X, qualche mese fa - il colosso di Mountain View ha appena annunciato, in due articoli pubblicati sul Google Research Blog e su ArXiv (l'archivio online per bozze definitive, "pre-prints", di articoli scientifici in fisica, matematica, informatica, finanza quantitativa e biologia), che il proprio computer quantistico avrebbe risolto un problema matematico "100 milioni di volte più velocemente rispetto a quanto farebbe un computer 'tradizionale'". Un risultato niente male.

Dall'abaco al qubit: la storia dell'informatica per immagini

Il condizionale, in realtà, è d'obbligo. Anzitutto, perché i lavori pubblicati su ArXiv non sono sottoposti al processo di peer review, cioè di analisi e revisione da parte di esperti indipendenti, e dunque, in attesa di ulteriori valutazioni, vanno presi con le pinze. Ma anche, e soprattutto, perché la natura e le prestazioni di D-Wave sono da lungo tempo oggetto di dibattito all'interno della comunità scientifica. Per comprendere la natura della controversia, è bene fare un passo indietro. I processori tradizionali, basati sull'elettronica e sui semiconduttori (quelli presenti nei nostri laptop, smartphone e tablet, per intenderci), memorizzano ed elaborano i dati sotto forma di bit, unità minime di informazione che possono assumere i valori 0 e 1 e che codificano, rispettivamente, il passaggio o l'interruzione di corrente elettrica. I computer quantistici, invece, fanno uso dei cosiddetti "qubit" (ovvero bit quantistici, per l'appunto), che codificano lo stato quantistico di una particella e permettono di memorizzare molte più informazioni rispetto alle uniche due possibilità dei bit tradizionali. È per questo motivo che, almeno in linea di principio, i computer quantistici hanno profondità e velocità di calcolo molto maggiori rispetto a quelli basati sull'elettronica.

Computer quantistico di Google Vs computer tradizionale: il confronto

Per misurare le prestazioni di un processore, gli informatici lo mettono alla prova con un problema numerico la cui soluzione richiede, tipicamente, un gran numero di calcoli. In particolare, il supercomputer di Google si è misurato con il cosiddetto simulated annealing, un problema di ottimizzazione in cui il processore deve esaminare una sorta di "paesaggio numerico" complesso, fatto di montagne, colline, vallate e depressioni, e ricercarne il punto più basso. Mentre un dispositivo tradizionale viaggia "a caso" nel paesaggio, scalando e discendendo le colline fino alla scoperta della valle più profonda, un computer quantistico sfrutta il cosiddetto effetto tunnel, un principio che permette di "passare attraverso le colline anziché scalarle, un processo detto quantum annealing", come ha spiegato nel 2013 David Lidar, della University of Southern California, autore di una ricerca per scoprire, per l'appunto, se D-Wave fosse un "vero" computer quantistico. Arriviamo così finalmente al presente: Google ha dichiarato che il suo gioiellino è riuscito a eseguire calcoli secondo la tecnica del quantum annealing fino a 100 milioni di volte più veloce rispetto a un computer tradizionale.

 GOOGLE'S QUANTISTIC  COMPUTER

REPORTED BY DR. GIUSEPPE Cotellessa (ENEA)

D-Wave, Google's quantum computer

CALLED D-Wave, it belongs to Google and is hosted at the Ames Research Center, owned by NASA. It is one of the most unique objects, mysterious and controversial in the world. It is - at least to the contention of the eponymous company that produces it - of a quantum computer, or a computer device that exploits the principles and properties of quantum mechanics, the branch of modern physics that describes the behavior of microscopic particles such as photons, electrons and quarks. After two years of research - Big G has purchased D-Wave in 2013 and its updated version, D-Wave 2X, a few months ago - the Mountain View giant has just announced, in two articles published on the Google Research Blog and on arXiv (the online archive to final drafts, "pre-prints" of scientific articles in physics, mathematics, computer science, quantitative finance and biology), that its quantum computer would solve a mathematical problem "100 million times faster than what would a 'traditional computer' '. A result not bad.

Abacus to the qubit: the history of computing for images

The conditional, in fact, is a must. First, because the papers published in arXiv are not subject to the peer review process, ie analysis and review by independent experts, and therefore, pending further assessments, they should be taken with tongs. But also, and above all, because the nature and the D-Wave performance have long been a subject of debate within the scientific community. To understand the nature of the dispute, it is good to take a step back. Traditional processors, based on the electronics and semiconductor (those found in our laptops, smartphones and tablets, for instance), store and process data in the form of bits, small units of information that can take on the values ​​0 and 1 and that encode, respectively, the passage or a power outage. Quantum computers, however, make use of so-called "qubits" (quantum bits, or, to be precise), which encode the quantum state of a particle and can store much more information than the only two possibilities of traditional bits. It is for this reason that, at least in principle, quantum computers have depth and speed of calculation much greater than those based on electronics.

Google Vs traditional computer quantum computer: a comparison

To measure the performance of a processor, the computer put it to the test with a numerical problem whose solution requires, typically, a large number of calculations. In particular, Google's supercomputer was measured by the so-called simulated annealing, an optimization problem in which the processor must consider a kind of "digital landscape" complex of mountains, hills, valleys and depressions, and search for the point bass. While a traditional device travels "at random" in the landscape, climbing and descending hills until the discovery of the deepest valley, a quantum computer exploits the so-called tunnel effect, a principle that allows you to "go through the hills rather than climb them, a process called quantum annealing ", as he explained in 2013 David Lidar, the University of Southern California, author of a research to find out, in fact, if D-Wave was a" real "quantum computer. Thus we come finally to this: Google has said that his gem has managed to perform calculations according to the quantum annealing technique up to 100 million times faster than a traditional computer.