Una sfida improvvisa alla supremazia quantistica. I fisici del Center for Computational Quantum Physics del Flatiron Institute presso la Simons Foundation, insieme ai colleghi della Boston University, hanno dimostrato che un problema precedentemente considerato intrattabile per i computer classici può essere simulato su una macchina comune, e persino su un laptop.
La disputa è iniziata nel marzo 2025, quando un gruppo di ricercatori ha pubblicato sulla rivista Science un'affermazione rivoluzionaria: erano riusciti a simulare il comportamento di un complesso sistema quantistico su un computer quantistico, e questo sarebbe stato impossibile da replicare con mezzi classici. Joseph Tindall, uno scienziato del Flatiron, sollevò scetticamente un sopracciglio sentendo tale affermazione. Lui e i suoi colleghi hanno deciso di verificare se il problema fosse effettivamente irrisolvibile.
Al centro della ricerca c'è la simulazione di sistemi composti da centinaia di qubit interagenti, disposti in reticoli quadrati, cubici e altri reticoli regolari. È proprio questo problema che gli oppositori hanno definito impossibile per i calcoli classici, sostenendo che richiederebbe decine di migliaia di anni di calcolo continuo.
La soluzione è stata trovata nelle reti tensoriali, uno strumento matematico che letteralmente "comprime" l'enorme funzione d'onda di un sistema quantistico, come un archivio ZIP comprime i file. Ciò riduce drasticamente la quantità di informazioni da elaborare. Tindall ha eseguito i calcoli preliminari su un laptop, utilizzando la libreria ITensor sviluppata dai suoi colleghi presso il Center. Il risultato è stato sorprendente: un problema su cui un computer quantistico aveva lavorato per ore è stato risolto da un normale laptop in 30 minuti. Su alcuni laptop, i calcoli hanno richiesto fino a due ore e hanno utilizzato solo 40 megabyte di RAM, meno del volume di un semplice video sui social media.
La tecnica chiave è un algoritmo adattato di propagazione della fiducia (belief propagation), risalente agli anni '80. Tindall e il suo team hanno rielaborato questo vecchio metodo per i sistemi quantistici, riuscendo a estrarne un potenziale che nessuno aveva visto per decenni. L'approccio è più economico e veloce dei metodi alternativi, anche se leggermente meno preciso, ma sufficientemente preciso per compiti pratici.
Ciò che è particolarmente impressionante: i risultati non solo hanno coinciso con le previsioni teoriche, ma anche con i dati ottenuti da un vero computer quantistico. La precisione ha raggiunto un livello che la scienza classica riteneva irraggiungibile. Ciò significa che il vantaggio quantistico in questo problema è o molto limitato, o semplicemente inesistente.
Gli scienziati sottolineano la conclusione principale: i calcoli classici e quantistici non sono nemici, ma alleati. Le simulazioni classiche aiutano a smascherare le affermazioni esagerate sul vantaggio quantistico e a comprendere meglio per cosa i dispositivi quantistici siano effettivamente utili. Allo stesso tempo, ogni progresso nell'hardware quantistico ispira gli sviluppatori a creare nuovi metodi e algoritmi classici.
Ora il team di Tindall sta passando a una sfida più complessa: la simulazione di elettroni capaci di muoversi tra i nodi di un reticolo. Questi sistemi sono ancora più intricati e più vicini ai materiali quantistici reali: magneti, superconduttori, sostanze esotiche che i fisici vogliono sintetizzare e comprendere. La ricerca dimostra che il confine tra il mondo classico e quello quantistico è più sfumato di quanto si pensasse, e entrambi gli approcci si aiuteranno a vicenda nel percorso verso vere scoperte.
