Il chip del computer quantistico Advantage2 di D-Wave Kent Kallberg/D-Wave
La società di calcolo quantistico D-Wave afferma che i suoi dispositivi possono risolvere problemi che sarebbero praticamente impossibili per i computer classici, ma due gruppi di ricerca separati hanno ora messo in dubbio questa affermazione.
Come riportato da New Scientist l’anno scorso, D-Wave ha pubblicato un pre-print sostenendo che i suoi computer quantistici Advantage potevano calcolare problemi del modello di Ising a campo trasversale – una versione quantistica di un’approssimazione matematica di come la materia si comporta quando cambia stato, ad esempio da liquido a gas – che sarebbero impraticabili da risolvere su un computer tradizionale.
Quell’articolo ha ora superato la revisione paritaria ed è stato pubblicato sulla rivista Science il 12 marzo, ma allo stesso tempo, i ricercatori che lavorano su algoritmi classici hanno dimostrato che questi problemi sono facilmente accessibili alle macchine ordinarie.
Dries Sels della New York University e i suoi colleghi affermano di aver eseguito calcoli simili su un normale laptop in sole due ore, utilizzando un campo della matematica chiamato reti tensoriali. Queste reti riducono essenzialmente la quantità di dati richiesta da una simulazione, riducendo drasticamente la potenza computazionale necessaria per eseguirla.
Andrew King di D-Wave afferma che questo non cambia nulla rispetto all’affermazione originale dell’azienda. “Non hanno fatto tutti i problemi che abbiamo fatto noi, non hanno fatto tutte le dimensioni che abbiamo fatto noi, non hanno fatto tutti gli osservabili che abbiamo fatto noi e non hanno fatto tutti i test di simulazione che abbiamo fatto noi,” dice King. “Quindi è un grande progresso, questi sono grandi ricercatori… ma non è qualcosa che confuta la nostra affermazione di supremazia.”
King afferma che dopo aver sentito parlare del documento di Sels, ha deciso di eseguire calcoli più grandi coinvolgendo fino a 3200 qubit – bit quantistici, i mattoni dei computer quantistici – ben oltre i 54 simulati da Sels. Dice che questo dimostra ulteriormente la supremazia quantistica, anche se i risultati non sono ancora pubblicati.
Sels definisce questa risposta “un po’ meschina”, affermando che il suo approccio tensoriale potrebbe facilmente scalare ulteriormente. Il tempo per eseguire l’algoritmo scala linearmente in proporzione alla dimensione del problema, dice, quindi non c’è bisogno di testare problemi più grandi. “Se questo li rendesse davvero [D-Wave] super-felici, e poi dicessero ‘OK, ragazzi, ce l’avete fatta’, potremmo farlo,” dice Sels. “Non ho intenzione di farlo. Non vedo il punto.”
Separatamente, Linda Mauron e Giuseppe Carleo dell’EPFL di Losanna, in Svizzera, affermano che i problemi del modello di Ising a campo trasversale possono essere risolti senza la necessità di entanglement quantistico – una fonte chiave dei presunti benefici di un computer quantistico – o simulando una quantità minima di entanglement con un computer ordinario.
Carleo afferma che la coppia si è affrettata a pubblicare il loro documento per coincidere con la pubblicazione di D-Wave su Science, e ammette che si concentra solo su un tipo di problema affrontato dall’azienda e non raggiunge la stessa scala. Il documento di D-Wave suggerisce che tale calcolo richiederebbe fino a 200 anni su un potente supercomputer, dice Carleo, ma lui e Mauron lo hanno fatto in tre giorni utilizzando solo quattro unità di elaborazione grafica (GPU) – una quantità di calcolo piuttosto modesta. Detto questo, afferma che entro una settimana dovrebbe essere possibile superare la dimensione dei problemi risolti da D-Wave.
“La lezione da imparare è che se dici, ‘questo è oltre la simulazione classica’, allora ci sarà una simulazione classica che lo farà,” dice Carleo. “Il mio suggerimento, quando scrivono questi documenti, è di evitare queste affermazioni, perché non ne hanno bisogno.”
In risposta, un portavoce di D-Wave ha respinto questi calcoli. “Nel nostro documento, abbiamo trovato che le simulazioni di questo tipo erano troppo facili per fare qualsiasi affermazione forte,” dice il portavoce. “Sebbene questo documento sembri essere un progresso, non sfida in alcun modo le nostre affermazioni di simulazione quantistica oltre il classico.”
Se i risultati venissero confermati come ribaltati, non sarebbe la prima volta che i computer quantistici vengono presentati come imbattibili, solo per essere poi smentiti. Nel 2019 Google ha affermato che il suo computer quantistico Sycamore poteva eseguire calcoli che avrebbero richiesto al supercomputer classico più potente del mondo 10.000 anni per essere completati. Ma nel 2022 i ricercatori hanno utilizzato 512 GPU per completare il compito in circa 15 ore, e nel 2024 un altro team ha completato lo stesso compito in 14,22 secondi. Anche questi acceleramenti classici si basavano su reti tensoriali.
Aleks Kissinger dell’Università di Oxford afferma che D-Wave è stata una delle prime start-up a lavorare sul calcolo quantistico, offrendo quello che chiamava il primo computer quantistico disponibile in commercio già nel 2011. Ma l’azienda è stata afflitta nei suoi primi giorni dai dubbi degli esperti sul fatto che i suoi computer fossero veramente quantistici, o solo macchine classiche insolite che eccellevano in certi problemi di ottimizzazione.
Le domande sulla quanticità di D-Wave sono state più o meno messe a tacere a questo punto, ma resta da vedere se i suoi dispositivi possono davvero risolvere problemi che sono impossibili per le macchine regolari. “Penso che, in generale, al giorno d’oggi, sembrano essere più rispettati rispetto ai vecchi tempi quando facevano queste grandi affermazioni e tenevano tutti i dettagli un po’ nascosti,” dice Kissinger. “Al giorno d’oggi puoi vedere molti dettagli su ciò che i loro dispositivi fanno effettivamente.”
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