24 maggio 2013

Prima sfida per il computer quantistico

di Nicola Nosengo

Sarà la volta buona? A intervalli regolari, ci troviamo a raccontare di qualcuno che afferma di aver fatto il passo decisivo verso la produzione di un computer quantistico in grado di competere (e vincere) con quelli tradizionali. Ora tocca alla società americana D-Wave, già protagonista di qualche annuncio un po' troppo trionfalistico in passato, che per la prima volta ha messo direttamente in competizione una macchina quantistica con una tradizionale nella soluzione di alcuni classici problemi della computazione. Il computer quantistico non ha sempre vinto, ma ha dimostrato su cosa è particolarmente forte.
Da anni ormai i ricercatori lavorano all'idea di computer basati sulle strane leggi della meccanica quantistica. Computer che, per i calcoli, utilizzano cifre binarie che, invece di avere solo i valori "uno" o "zero", possono avere entrambi i valori allo stesso tempo. Questo potrebbe consentire loro di fare alcuni calcoli molto più velocemente rispetto ai computer "classici".
Gli annunci dell'azienda canadese D-Wave, che fin dal 2007 annuncia di essere pronta a mettere sul mercato un computer quantistico, hanno attirato molto scetticismo, ma anche l'interesse di grandi aziende come Google e Lockheed Martin. Nel 2011 però i suoi ricercatori avevano pubblicato su Nature uno studio in cui dimostravano di avere tra le mani per lo meno un prototipo funzionante. E una settimana fa, durante una conferenza nientemeno che a Ischia, hanno presentato i dati di una sfida tra questo prototipo e un computer classico.
Il computer D-Wave si sarebbe dimostrato fino a 3600 volte più veloce di una macchina IBM ad alte prestazioni nel risolvere un problema di ottimizzazione, secondo il New York Times. Mentre sarebbe stata solo leggermente più veloce in altre due prove, risultati comunque molto incoraggianti per il futuro della società canadese.
"Il nostro è il primo documento a mia conoscenza che mette a confronto l'approccio quantistico ai metodi convenzionali nel risolvere lo stesso tipo di problema” ha spiegato Caterina McGeoch, docente di tecnologia e società all'Amherst College del Massachusetts. Pioniera degli studi sugli algoritmi sperimentali in informatica, McGeoch è stata arruolato da D-Wave come consulente esterno per elaborare i test, e ha presentato uno studio sui risultati del test del 2013 alla Conferenza internazionale sulla Computing Frontiers a Ischia, il 15 maggio.
L'ultimo successo del computer di D-Wave non significa che i computer quantistici possano sostitiuire a breve i nostri buoni vecchi computer portatili. Piuttosto, la macchina di D-Wave si è dimostrata particolarmente efficiente nel risolvere quei problemi di ottimizzazione in cui esiste una migliore soluzione, del genere del classico “problema del commesso viaggiatore”: data una serie di città su una mappa, trovare il percorso più breve che consente di toccarle tutte una volta, senza ripassare mai due volte nella stessa città, e poi tornare alla città di partenza. In questo tipo di problemi (e non in altri) il computer quantistico sembra decisamente superiore, il che significa che potrebbe risultare particolarmente utile per gestire la logistica di spedizione di merci, la pianificazione del volo per le compagnie aeree, o l'analisi del DNA (che da un punto di vista computazionale è un problema simile), spiega McGeoch, aggiungendo:
"Se si chiede al computer quantistico di risolvere esattamente il problema per cui è stato costruito, con un problema delle dimensioni che io ho testato, è migliaia di volte più veloce di qualsiasi altro computer. Se si vogliono risolvere problemi più generali ma di quelle stesse dimensioni, direi che è competitivo, se la cava altrettanto bene di alcune delle migliori cose sul mercato. Ad oggi direi che è semplicemente sopra la media, ma la sua traiettoria di crescita è molto promettente. "
Resta un grande dubbio, a cui McGeoch a Ischia non ha risposto in modo definitivo. La macchina di D-Wave è veramente un computer quantistico o no? Funziona interamente sulla base di quantum bits, circuiti logici che possono assumere più di un valore contemporaneamente moltiplicando esponenzialmente la potenza di calcolo, o è un ibrido tra un computer tradizionale e una macchina quantistica? Nessuno finora, tranne i responsabili della società, ha potuto smontarlo e guardarci dentro. Ma le affermazioni di D-Wave hanno recentemente ricevuto una conferma indipendente da un gruppo di ricercatori dell'Università della California, che hanno confrontato le prestazioni di una macchina D-Wave con le simulazioni di come dovrebbe funzionare un computer quantistico secondo le previsioni teoriche, trovando un buon accordo.
Nel fratttempo, D-Wave ha già venduto versioni commerciali dei suoi computer ad aziende come la Lockheed Martin, uno dei più importanti fornitori della difesa USA.
Secondo Geordie Rose, Chief Technology Officer di D-Wave, il portafoglio di brevetti dell'azienda dovrebbe garantirle di non vedere all'orizzonte seri concorrenti per almeno altri 15 anni. Ma il campo della computazione quantistica appare sempre più promettente, e D-Wave sicuramente non avrà campo libero per sempre.

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