Una semplice ma elegante modifica al codice studiata per più di 20 anni potrebbe accorciare i tempi per ottenere un calcolo quantistico scalabile e ha attirato l'attenzione dei programmi di calcolo quantistico di Amazon Web Services e della Yale University.

Quello che è iniziato come un progetto di fisica del secondo anno si sta facendo strada nel programma di calcolo quantistico di Amazon Web Service (AWS).

Pablo Bonilla Ataides, laureato in scienze dell'Università di Sydney, ha modificato alcuni codici informatici per raddoppiare efficacemente la sua capacità di correggere gli errori nelle macchine quantistiche progettate nel settore tecnologico emergente.

La semplice ma geniale modifica al codice di correzione degli errori quantistici ha attirato l'attenzione dei ricercatori quantistici presso l'AWS Center for Quantum Computing a Pasadena, California, e i programmi di tecnologia quantistica presso la Yale University e la Duke University negli Stati Uniti.

"La tecnologia quantistica è agli inizi, anche perché non siamo riusciti a superare l'instabilità insita nelle macchine che producono tanti errori, "Ha detto il signor Bonilla, 21 anni.

"Nel secondo anno di fisica mi è stato chiesto di esaminare un codice di correzione degli errori comunemente usato per vedere se potevamo migliorarlo. Capovolgendo metà degli interruttori quantistici, o qubit, nel nostro disegno, abbiamo scoperto che potevamo effettivamente raddoppiare la nostra capacità di sopprimere gli errori".

La ricerca è pubblicata oggi in Comunicazioni sulla natura .

I risultati dello studio, co-autore del Dr. Steve Flammia che si è recentemente trasferito dall'Università di Sydney allo sforzo di calcolo quantistico di AWS, devono essere presenti nell'arsenale di tecniche di correzione degli errori dell'azienda tecnologica mentre sviluppa il suo hardware quantistico.

Il Dr. Earl Campbell è uno scienziato senior di ricerca quantistica presso AWS. Ha detto:"Abbiamo un lavoro considerevole davanti a noi come industria prima che qualcuno lo veda reale, vantaggi pratici dei computer quantistici.

"Questa ricerca mi ha sorpreso. Sono rimasto stupito dal fatto che una modifica così leggera a un codice di correzione degli errori quantistici potesse portare a un impatto così grande sulle prestazioni previste.

"Il team di AWS Center for Quantum Computing non vede l'ora di collaborare ulteriormente mentre esploriamo altre alternative promettenti per portare nuove, tecnologie informatiche più potenti un passo avanti verso la realtà."

Errori quantistici

Gli errori sono estremamente rari nei transistor digitali, o interruttori, che i computer classici usano per far funzionare i nostri telefoni, laptop e persino i supercomputer più veloci.

Però, gli "interruttori" nei computer quantistici, conosciuti come qubit, sono particolarmente sensibili alle interferenze, o 'rumore, "dall'ambiente esterno.

Per far funzionare le macchine quantistiche, gli scienziati devono produrre un gran numero di qubit di alta qualità. Questo può essere fatto migliorando le macchine in modo che siano meno rumorose e utilizzando una certa capacità delle macchine per sopprimere gli errori di qubit al di sotto di una certa soglia affinché siano utili.

È qui che entra in gioco la correzione degli errori quantistici.

L'assistente professore Shruti Puri del programma di ricerca quantistica dell'Università di Yale ha affermato che il suo team è interessato a utilizzare il nuovo codice per il suo lavoro.

"Ciò che mi stupisce di questo nuovo codice è la sua pura eleganza. Le sue notevoli proprietà di correzione degli errori derivano da una semplice modifica a un codice che è stato ampiamente studiato per quasi due decenni, "Ha detto l'assistente professore Puri.

"È estremamente rilevante per una nuova generazione di tecnologia quantistica in fase di sviluppo a Yale e altrove. Con questo nuovo codice, Credo, abbiamo notevolmente abbreviato la tempistica per ottenere un calcolo quantistico scalabile".

Il co-autore, il dott. David Tuckett della School of Physics, ha dichiarato:"È un po' come giocare a navi da guerra con un avversario quantistico. In teoria, potevano posizionare i loro pezzi ovunque sul tabellone. Ma dopo aver giocato a milioni di giochi, sappiamo che certe mosse sono più probabili".

Retrofit per l'industria

Il professor Stephen Bartlett, coautore e Associate Dean (Ricerca) della Facoltà di Scienze, ha dichiarato:"La cosa fantastica di questo design è che possiamo adattarlo efficacemente ai codici di superficie sviluppati in tutto il settore.

"Far funzionare il codice su una superficie bidimensionale è l'ideale per l'applicazione in un settore che ha storicamente prodotto progetti di chip 2D. Siamo ottimisti sul fatto che questo lavoro aiuterà l'industria a costruire dispositivi sperimentali migliori".

Il coautore Dr. Ben Brown dell'Università di Sydney Nano Institute e School of Physics ha lavorato a stretto contatto con Mr Bonilla sul progetto. Ha detto:"Costruire un computer quantistico funzionante è un po' come cercare di costruire l'aereo dei fratelli Wright, e non siamo ancora nemmeno decollati.

"Gli sperimentatori stanno producendo il forte, materiali leggeri per costruire l'aereo, e abbiamo appena ideato un design più aerodinamico per le ali che hanno più portanza. Potremmo aver appena ideato il progetto che aiuterà a decollare l'informatica quantistica su larga scala".