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In Breve (TL;DR)
- L’esperimento Quantum Echoes, condotto con il chip Willow di Google, ha dimostrato per la prima volta un vantaggio quantistico verificabile grazie all’uso dell’algoritmo OTOC e della tecnica del “righello molecolare”, superando in velocità i metodi classici di circa 13.000 volte.
- Questo traguardo apre la strada ad applicazioni pratiche del calcolo quantistico in ambiti come la chimica e la progettazione di nuovi materiali, rendendo il quantum computing uno strumento concreto e riproducibile per la ricerca scientifica.
Il chip quantistico Willow, sviluppato da Google Quantum AI, ha eseguito l’esperimento Quantum Echoes, basato sull’algoritmo Out-of-Time-Order Correlator (OTOC), ottenendo per la prima volta un vantaggio quantistico verificabile su hardware reale.
L’esperimento ha dimostrato che il sistema è in grado di calcolare proprietà molecolari e correlazioni quantistiche con una velocità circa 13.000 volte superiore rispetto ai migliori metodi classici noti per lo stesso tipo di calcolo.
Pubblicato su Nature, il risultato rappresenta un passo decisivo verso le applicazioni pratiche del calcolo quantistico, confermando la possibilità di eseguire algoritmi verificabili e riproducibili su chip quantistici.
Come funziona l’esperimento Quantum Echoes
I risultati del primo esperimento Quantum Echoes sono stati presentati nello studio “Quantum computation of molecular geometry via nuclear spin echoes”, pubblicato su Nature.
L’esperimento, condotto sul chip quantistico Willow di Google Quantum AI, si basa sull’algoritmo Out-of-Time-Order Correlator (OTOC), utilizzato per analizzare la complessità e le correlazioni temporali nei sistemi quantistici.
Per ottenere questi risultati, i ricercatori hanno impiegato una tecnica innovativa chiamata “righello molecolare” (molecular ruler), fondata sulla spettroscopia NMR (Nuclear Magnetic Resonance). Questa metodologia sfrutta gli spin echo nucleari per misurare le distanze tra atomi e ricostruire la struttura di molecole complesse, fornendo informazioni chimiche con un livello di precisione mai raggiunto prima.
Grazie a questo approccio, Quantum Echoes dimostra che un sistema quantistico può eseguire calcoli verificabili e riproducibili, consentendo di confrontare i risultati con quelli di altri computer quantistici o simulatori classici. Si tratta di un passo fondamentale verso la riproducibilità del calcolo quantistico, condizione indispensabile per passare dalle dimostrazioni di laboratorio alle applicazioni pratiche.
Il chip Willow aveva già mostrato nel 2024 capacità straordinarie nella misurazione della complessità degli stati quantistici; con Quantum Echoes, ha compiuto un ulteriore progresso, permettendo di verificare sperimentalmente la correttezza dei risultati quantistici.
Cosa cambia ora che i vantaggi quantistici sono verificabili
Il vantaggio quantistico verificabile rappresenta la possibilità di dimostrare in modo concreto e ripetibile che un calcolo eseguito da un computer quantistico è più efficiente di qualsiasi metodo classico nello stesso compito. A differenza dei primi test di “quantum supremacy”, difficili da validare, i risultati ottenuti con Quantum Echoes possono essere controllati indipendentemente, garantendo una piena trasparenza scientifica.
Questo progresso segna una svolta decisiva: la riproducibilità diventa la chiave per trasformare il calcolo quantistico da strumento sperimentale a tecnologia realmente applicabile. L’esperimento condotto sul chip Willow dimostra che i computer quantistici possono ora affrontare problemi concreti, aprendo prospettive in campi come la chimica, la fisica e l’ingegneria dei materiali.
La capacità di verificare i risultati rende infatti il calcolo quantistico un alleato nella scoperta di nuove molecole e nella progettazione di farmaci più precisi, grazie alla simulazione di strutture atomiche e legami complessi con un livello di dettaglio finora inaccessibile. La stessa tecnologia potrà favorire la ricerca di materiali innovativi e migliorare la comprensione dei processi energetici fondamentali, offrendo soluzioni più efficienti e sostenibili.
In questa prospettiva, Quantum Echoes rappresenta il primo passo verso un futuro in cui il calcolo quantistico diventa un vero strumento di esplorazione scientifica, capace di svelare la struttura profonda della materia e accelerare la scoperta di nuove conoscenze.
Per saperne di più: Intelligenza Artificiale: cos'è e cosa può fare per noi
Domande frequenti (FAQ)
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Come funziona l’esperimento Quantum Echoes?L’esperimento si basa sull’algoritmo Out-of-Time-Order Correlator (OTOC) e utilizza la tecnica del 'righello molecolare' per analizzare correlazioni temporali nei sistemi quantistici.
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Quali sono i risultati ottenuti con Quantum Echoes?Il chip quantistico Willow ha dimostrato una velocità di calcolo circa 13.000 volte superiore ai metodi classici per calcolare proprietà molecolari e correlazioni quantistiche.
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Cosa cambia ora che i vantaggi quantistici sono verificabili?I vantaggi quantistici verificabili dimostrano che i calcoli quantistici sono più efficienti dei metodi classici, aprendo nuove prospettive in campi come la chimica e l'ingegneria dei materiali.
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Qual è l'importanza della riproducibilità nel calcolo quantistico?La riproducibilità è fondamentale per trasformare il calcolo quantistico da strumento sperimentale a tecnologia applicabile, consentendo di confrontare i risultati con altri computer quantistici o simulatori classici.
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In che modo Quantum Echoes contribuisce alla ricerca scientifica?Quantum Echoes apre prospettive per la scoperta di nuove molecole, la progettazione di farmaci più precisi e la ricerca di materiali innovativi, grazie alla simulazione di strutture atomiche con dettagli inaccessibili prima.
