La longa manu di Google arriva ovunque. L’ultimo capriccio di BigG – non si sa quanto gli sia costato – è stato l’acquisto del supercomputer D-Wave, messo a punto dall’azienda omonima, che sarà impiegato nel campo del machine learning, come ha spiegato Hartmut Neven, direttore del reparto di ingegneria. E fin qui, apparentemente, niente di speciale. La particolarità sta nel fatto che D-Wave sarebbe, secondo i suoi costruttori, il primo computer quantistico al mondo, una “creatura che cambierà il futuro del calcolo matematico”. Tuttavia, il condizionale è d’obbligo: D-Wave è realmente un computer quantistico? Una (parziale) risposta è arrivata dai ricercatori della University of Southern California, che hanno pubblicato un lavoro in cui dimostrano che in effetti il supercomputer esegue i suoi calcoli usando un modello computazionale quantistico, il cosiddetto quantum annealing. O che, perlomeno, esiste un “grande accordo sperimentale” tra il quantum annealing e il modo in cui lavora D-Wave.
Per spiegare di cosa si tratta bisogna fare un passo indietro. E tornare, almeno per un momento, ai computer tradizionali. Nei loro calcoli, di solito, questi utilizzano la tecnica del simulated annealing, simile alla ricerca del punto più basso in un paesaggio complesso. “È quel che chiamiamo paesaggio di energia”, spiega Daniel Lidar, uno degli autori dell’articolo, “C’è una soluzione nascosta da qualche parte nel paesaggio, nel punto più basso della superficie. E si va alla ricerca di questo punto”. Per farlo, il computer viaggia a caso nel paesaggio, scalando e discendendo le colline fino alla scoperta della valle più profonda. Il quantum annealing funziona in modo simile, ma sfrutta una peculiarità della meccanica quantistica. Un fenomeno noto come effetto tunnel, che permette di “passare attraverso le colline anziché scalarle. Una sorta di scorciatoia quantistica”, dice Lidar. Bene. Lo studio di Lidar e colleghi esclude completamente che D-Wave funzioni con il simulated annealing. E suggerisce, anche se non è in grado di affermarlo con certezza, che si basi sul quantum annealing: “La nostra ricerca”, continua Lider, “esclude un tipo di modello classico proposto come corretta descrizione della macchina. Funziona in un altro modo”.
Ma perché i computer quantistici sono oggetto di una ricerca così sfrenata? Per rispondere bisogna fare, ancora una volta, un passo indietro. Proposto per la prima volta nel 1985 dal fisico britannico David Deutsch, come spiega Wired.com, un computer quantistico è una macchina che opera seguendo le leggi controintuitive della fisica di elettroni e fotoni. In un computer classico, un transistor memorizza le informazioni in bit: lo stato acceso equivale a un 1, lo stato spento a uno 0. Nei computer quantistici, invece, l’informazione è conservata in un sistema che può coesistere in due stati diversi allo stesso tempo, grazie al cosiddetto principio di sovrapposizione.
Il problema è che costruire anche uno solo di questi sistemi – i cosiddetti qubit – non è semplice. Perché le leggi della meccanica quantistica pretendono che quando si provano a leggere informazioni da un sistema in stato di sovrapposizione, il sistema stesso collassa immediatamente su uno dei due stati. Cessa di essere una miscela e, in altre parole, si trasforma in un bit ordinario, capace di memorizzare un singolo valore.
In realtà, esistono varie soluzioni che permettono di aggirare questo problema. D-Wave crede di aver trovato il migliore – anche se non lo svela: segreto commerciale – e ha messo a punto un processore a 512 qubit. Che è stata successivamente acquistata da BigG. Ciascun qubit è costituito da un circuito semiconduttore, mantenuto a una temperatura vicina allo zero assoluto, in cui la corrente scorre contemporaneamente in senso orario e antiorario. Quando si assegna un compito alla macchina, questa usa un set di algoritmi per mappare il problema sui qubit e quindi esegue il calcolo richiesto. Il risultato, sostanzialmente, viene fuori dalla probabilità con cui la corrente all’interno di un insieme di qubit inizi a circolare in un determinato verso quando si alza la temperatura all’interno del sistema. Sì, è un meccanismo piuttosto complicato; eppur funziona, potremmo dire, parafrasando Galileo.
Via: Wired.it
Credits immagine: NASA Goddard Photo and Video/Flickr
forse è possibile un diverso sistema che realizzi il principio di sovrapposizione senza che collassi la macchina durante il calcolo…si consideri che non direttamente si debba ricercare un risultato, occupando un volume di calcolo solamente per l’ottenimento di un singolo risultato., ma che si possa acquisire o prelevare un risultato, durante la operatività di una macchina fotonica quantistica nella quale tre stadi di comunicazione diversamnete organizzati in insiemi diversi, ( 1,2,3) permetterebbero di esprimere soluzioni istantanee di calcolo incredibilmente diverse. Una informazionein entrata potrebbe generare istantaneamente 53 risposte utii …….elevate alla……unprototipo grafico è visibile per chi è interessato….