Nuovo traguardo della Cina nella corsa globale al calcolo quantistico

Il fisico quantistico cinese Zhu Xiaobo (1° da sinistra) discute con i suoi studenti in un laboratorio a Hefei, nella provincia orientale cinese dell'Anhui. (3 marzo 2025 - Xinhua/Dai Rui)

Gli scienziati cinesi hanno svelato lunedì 3 marzo un prototipo di computer quantistico superconduttore denominato "Zuchongzhi 3.0" con 105 qubit, segnando una svolta nei progressi del calcolo quantistico in Cina.

Il risultato stabilisce un nuovo record nel vantaggio computazionale quantistico all'interno dei sistemi superconduttori.

Sviluppato dai fisici quantistici cinesi Pan Jianwei, Zhu Xiaobo, Peng Chengzhi e altri, "Zuchongzhi 3.0" presenta 105 qubit leggibili e 182 accoppiatori. Elabora attività di campionamento di circuiti casuali quantistici a una velocità quadrilioni di volte superiore a quella del supercomputer più potente al mondo e 1 milione di volte più veloce degli ultimi risultati di Google pubblicati su Nature nell'ottobre 2024.

Il vantaggio computazionale quantistico, noto anche come "supremazia quantistica", si riferisce al punto in cui i computer quantistici superano i supercomputer classici più avanzati in attività specifiche. Questa pietra miliare non solo convalida la fattibilità dell'informatica quantistica, ma funge anche da indicatore diretto della forza della ricerca di una nazione in questo campo.

Attualmente, Cina e Stati Uniti sono i due leader mondiali nella ricerca sul calcolo quantistico, con entrambi i Paesi che alternativamente raggiungono progressi rivoluzionari.

Nel 2019 e nel 2020, rispettivamente Stati Uniti e Cina hanno lanciato i loro prototipi di calcolo quantistico, "Sycamore" e "Jiuzhang", ottenendo la supremazia quantistica. Nel 2021, la Cina ha sviluppato con successo un sistema di calcolo quantistico superconduttore programmabile a 66 qubit denominato "Zuchongzhi 2.1", diventando il primo Paese a ottenere un vantaggio computazionale quantistico in due percorsi tecnici tradizionali.

Secondo il team di ricerca, "Zuchongzhi 3.0" migliora significativamente le metriche delle prestazioni chiave rispetto al suo predecessore, "Zuchongzhi 2.1", raggiungendo un livello di potenza computazionale quantistica leader a livello mondiale.

Lo studio è stato pubblicato online sulla rivista Physical Review Letters. I revisori hanno elogiato il lavoro, definendolo "un benchmarking di un nuovo computer quantistico superconduttore, che mostra prestazioni all'avanguardia" e "un significativo miglioramento rispetto al precedente dispositivo a 66 qubit".

La comunità scientifica globale ha delineato una tabella di marcia in tre fasi per lo sviluppo sperimentale del calcolo quantistico. Il primo passo è raggiungere la supremazia quantistica; il secondo passo riguarda lo sviluppo di simulatori quantistici con centinaia di qubit controllabili per affrontare problemi del mondo reale che vanno oltre le capacità dei supercomputer; e il terzo passo si concentra sul miglioramento sostanziale della precisione del controllo dei qubit, della scala di integrazione e della correzione degli errori per sviluppare computer quantistici programmabili e di uso generale.

Il vantaggio quantistico rappresenta una base critica per applicazioni a breve termine e correzione degli errori quantistici scalabile, entrambi essenziali per il futuro del calcolo quantistico pratico.

Il team di ricerca di "Zuchongzhi 3.0" sta esplorando attivamente varie direzioni, tra cui correzione degli errori quantistici, entanglement quantistico, simulazione quantistica e chimica quantistica.

Secondo Zhu, il team sta attualmente conducendo una ricerca sulla correzione degli errori del codice di superficie con una distanza di codice di 7. Dopo aver fatto progressi, la estenderanno a 9 e 11, aprendo la strada all'integrazione e al controllo dei qubit su larga scala.