Il CEO di Google parla dei progressi dell'Informatica quantistica






I progressi raggiunti dalla ricerca Google e le aspettative per il futuro prossimo e più lontano illustrati da Sundar Pichai.

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L'Informatica quantistica, la ricerca, i progressi e le aspettative per il futuro, con le nuove tecnologie che potranno essere un giorno applicate anche ai Computer di tutti noi, vengono esaminate ed esaustivamente trattate da Sundar Pichai, Ceo di Google.

Oggi Nature ha pubblicato il suo numero del 150 ° anniversario con la notizia che il team di ricercatori di Google ha raggiunto un grande passo avanti nell'informatica quantistica nota come supremazia quantistica. È un termine artistico che significa che abbiamo usato un computer quantistico per risolvere un problema che richiederebbe un computer classico un tempo impraticabilmente lungo. Questo momento rappresenta una pietra miliare distinta nel nostro sforzo di sfruttare i principi della meccanica quantistica per risolvere i problemi computazionali.

Mentre siamo entusiasti di ciò che ci aspetta, siamo anche molto umiliati dal viaggio impiegato per arrivare qui. E siamo consapevoli della saggezza lasciata a noi dal grande premio Nobel Richard Feynman: "Se pensi di capire la meccanica quantistica, non capisci la meccanica quantistica".

In molti modi, l'esercizio della costruzione di un computer quantistico è una lunga lezione in tutto ciò che ancora non capiamo sul mondo che ci circonda. Mentre l'universo opera fondamentalmente a livello quantico, gli esseri umani non lo sperimentano in questo modo. In effetti molti principi della meccanica quantistica contraddicono direttamente le nostre osservazioni a livello superficiale sulla natura. Eppure le proprietà della meccanica quantistica hanno un enorme potenziale per l'informatica.

Un bit in un computer classico può memorizzare informazioni come 0 o 1. Un bit quantico - o qubit - può essere contemporaneamente 0 e 1, una proprietà chiamata sovrapposizione. Quindi se hai due bit quantici, ci sono quattro possibili stati che puoi mettere in sovrapposizione e quelli crescono in modo esponenziale. Con 333 qubit ci sono 2 ^ 333, o 1,7x10 ^ 100 — un Googol — stati computazionali che puoi mettere in sovrapposizione, permettendo a un computer quantistico di esplorare simultaneamente un ricco spazio di molte possibili soluzioni a un problema.

Man mano che aumentiamo le possibilità computazionali, sblocchiamo nuovi calcoli. Per dimostrare la supremazia, la nostra macchina quantistica ha eseguito con successo un calcolo di prova in soli 200 secondi che avrebbe impiegato gli algoritmi più noti nei supercomputer più potenti per migliaia di anni. Siamo in grado di raggiungere queste enormi velocità solo grazie alla qualità del controllo che abbiamo sui qubit. I computer quantistici sono inclini a errori, ma il nostro esperimento ha mostrato la capacità di eseguire un calcolo con pochi errori sufficienti su una scala abbastanza grande da sovraperformare un computer classico.

Supercomputer
Per quelli di noi che lavorano nel campo della scienza e della tecnologia, è il momento del "ciao mondo" che stavamo aspettando: la pietra miliare più significativa fino ad oggi nella ricerca per rendere il calcolo quantico una realtà. Ma abbiamo ancora molta strada da percorrere tra gli esperimenti di laboratorio di oggi e le applicazioni pratiche di domani; ci vorranno molti anni prima che possiamo implementare un insieme più ampio di applicazioni del mondo reale.

Possiamo pensare alle notizie di oggi nel contesto della costruzione del primo razzo che ha lasciato con successo la gravità terrestre per toccare il bordo dello spazio. All'epoca alcuni si chiedevano: perché andare nello spazio senza ottenere nulla di utile? Ma è stata una grande novità per la scienza perché ha permesso agli umani di immaginare un regno del viaggio completamente diverso ... sulla luna, su Marte, verso le galassie oltre la nostra. Ci ha mostrato ciò che era possibile e ha spinto il telaio all'apparenza impossibile.

Questo è ciò che rappresenta questo traguardo per il mondo dell'informatica quantistica: un momento di possibilità.

È stato un viaggio di 13 anni per Google arrivare qui. Nel 2006, lo scienziato di Google Hartmut Neven ha iniziato a esplorare l'idea di come il calcolo quantistico potrebbe aiutare i nostri sforzi per accelerare l'apprendimento automatico. Questo lavoro ha portato alla fondazione del nostro team Google AI Quantum e nel 2014 John Martinis e il suo team dell'Università della California a Santa Barbara si sono uniti a noi nei nostri sforzi per costruire un computer quantistico. Due anni dopo, Sergio Boixo ha pubblicato un documento che concentrava i nostri sforzi attorno al compito computazionale ben definito della supremazia quantistica, e ora il team ha costruito il primo sistema quantistico al mondo che supera le capacità dei supercomputer per questo particolare calcolo.

Abbiamo fatto queste prime puntate perché credevamo, e lo facciamo ancora, che l'informatica quantistica può accelerare le soluzioni per alcuni dei problemi più urgenti del mondo, dai cambiamenti climatici alle malattie. Dato che la natura si comporta meccanicamente quantistica, il calcolo quantico ci offre le migliori possibilità possibili di comprendere e simulare il mondo naturale a livello molecolare. Con questa svolta, siamo ora un passo avanti nell'applicazione dell'informatica quantistica, ad esempio per progettare batterie più efficienti, creare fertilizzanti utilizzando meno energia e capire quali molecole potrebbero rendere efficaci le medicine.

Queste applicazioni sono ancora lontane molti anni e ci impegniamo a costruire il computer quantico corretto per errori che alimenterà queste scoperte. Abbiamo sempre saputo che sarebbe stata una maratona, non uno sprint. La cosa sulla costruzione di qualcosa che non è stato ancora dimostrato è che non esiste un playbook. Se la squadra aveva bisogno di una parte, doveva inventarla e costruirla da sola. E se non ha funzionato, e spesso non ha funzionato, hanno dovuto riprogettarlo e ricostruirlo.

Un punto di svolta è arrivato nell'ottobre 2018, quando gli incendi si stavano scatenando nel sud della California. Ho ricevuto un messaggio secondo cui avrebbero dovuto chiudere il laboratorio di Santa Barbara per alcuni giorni con molta cautela. Quello che non sapevo era che il team stava vivendo uno di quei periodi in cui i progressi erano rallentati fino ad un gattonare. I pochi giorni di ferie forzate hanno aiutato il team a reimpostare e pensare alle cose in modo diverso, e pochi mesi dopo, hanno fatto questo passo avanti.

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Come con qualsiasi tecnologia avanzata, il calcolo quantistico solleva le sue ansie e domande. Nel pensare a questi problemi, stiamo seguendo una serie di principi di intelligenza artificiale che abbiamo sviluppato per aiutare a guidare l'innovazione responsabile della tecnologia avanzata. Ad esempio, per molti anni la comunità della sicurezza, con il contributo di Google, ha lavorato sulla crittografia post-quantistica e siamo ottimisti di essere all'avanguardia rispetto ai futuri problemi di crittografia. Continueremo a pubblicare ricerche e ad aiutare la comunità più ampia a sviluppare algoritmi di crittografia quantistica utilizzando il nostro framework open source Cirq. Abbiamo apprezzato il supporto della National Science Foundation per i nostri ricercatori e abbiamo collaborato con la NASA Ames e Oak Ridge National Laboratory su questo ultimo risultato. Come nel caso di Internet e dell'apprendimento automatico, il sostegno del governo alla ricerca di base rimane fondamentale per i risultati scientifici e tecnologici a lungo termine.
Sono entusiasta di cosa significhi l'informatica quantistica per il futuro di Google e del mondo. Parte di questo ottimismo deriva dalla natura della tecnologia stessa. Puoi tracciare i progressi dai mega-computer degli anni '50 ai progressi che facciamo oggi nell'intelligenza artificiale per aiutare le persone nella loro vita quotidiana.

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L'informatica quantistica sarà un ottimo complemento del lavoro che facciamo (e continueremo a fare) sui computer classici. In molti modi il quantum porta il calcolo al punto di partenza, dandoci un altro modo di parlare il linguaggio dell'universo e comprendere il mondo e l'umanità non solo in 1s e 0s ma in tutti i suoi stati: bello, complesso e con possibilità illimitate.
Fonte: Google
Articolo di HTNovo
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