Nelle meraviglie della tecnologia c'è più di una applicazione della meccanica quantistica, meravigliosa teoria che nel secolo scorso ha sconvolto, molto di più della Relatività di Einstein, il mondo della fisica e che ha in Werner Heisenberg uno dei principi che l'ha creata. Perché oltre ad essere una teoria, la più bella di tutte, è anche un'applicazione pratica, per esempio nella tecnologia appunto, e una visione originale e veritiera della natura. Un cardine di questo pensiero è il concetto di probabilità, una chiave algebrica che per certi ci permette di intercettare il futuro, predicendo come potrebbe cambiare la realtà (e della sua "componente invisibile", che non possiamo vedere) di un sistema fisico.

La potenza di questa teoria ci fa capire, come un computer quantistico "puro" sia in grado di risolvere determinati problemi che sopraffarebbero il miglior supercomputer convenzionale. Questo è l'obiettivo verso il quale i ricercatori di Google hanno fatto un enorme passo avanti, con un esperimento che ha dimostrato che con le giuste tecniche di correzione degli errori, i computer quantistici possono eseguire calcoli con una precisione crescente man mano che vengono scalati. I loro risultati sono stati dettagliati recentemente sulla rivista "Nature".

"Questo risultato - ha affermato Kevin Satzinger, un fisico di Google Quantum AI - mi ha convinto del fatto che possiamo effettivamente costruire un grande computer quantistico che funzionerà". A differenza dei bit convenzionali, che possono essere impostati solo su 0 o 1, un qubit può anche essere messo in uno strano stato contraddittorio, 0 e 1. Questa proprietà apre potenzialità di calcolo immense che però, al momento, non si riesce a sfruttare con i computer quantistici esistenti perchè i loro qubit non riescono a mantenere i loro delicati stati contraddittori abbastanza a lungo. Per risolvere il problema già nel 1995 si era iniziato a teorizzare soluzioni per distribuire un qubit di informazioni su più qubit "fisici". Il "qubit logico" risultante sarebbe dovuto risultare stabile e resistente alle interferenze, almeno sulla carta. Affinché però questa teoria, denominata "correzione degli errori quantistici" funzionasse in pratica, sarebbe stato necessario dimostrare che questa distribuzione di informazioni su più qubit avrebbe ridotto in modo significativo i tassi di errore.

Negli ultimi anni, diverse aziende, tra cui IBM e AWS di Amazon, e gruppi accademici hanno dimostrato che la correzione degli errori poteva produrre piccoli miglioramenti nell'accuratezza. Google ha pubblicato un risultato del genere all'inizio del 2023 utilizzando 49 qubit nel suo processore quantistico Sycamore, che codifica ogni qubit fisico in un circuito superconduttore. Ora con un nuovo chip chiamato Willow, Google ha ottenuto una versione più grande e migliorata di quella tecnologia, con 105 qubit fisici. Come prima dimostrazione della potenza di Willow, i ricercatori hanno dimostrato che poteva svolgere, in circa 5 minuti, un compito che avrebbe richiesto al più grande supercomputer del mondo circa 10-25 anni. Creando qubit logici all'interno di Willow, il team di Google ha dimostrato che ogni incremento successivo delle dimensioni di un qubit logico dimezza il tasso di errore. I risultati del team suggeriscono anche che questo tasso di miglioramento è sostenibile e che consentirà, secondo i ricercatori, ai futuri chip quantistici di raggiungere tassi di un errore ogni 10 milioni di passaggi. Questo è il livello di accuratezza che i ricercatori generalmente considerano cruciale per rendere i computer quantistici commercialmente utili. Per raggiungere un tasso di errore così basso, ogni qubit logico dovrà essere composto da circa 1.000 qubit fisici, stima l'azienda, anche se ulteriori miglioramenti nelle tecniche di correzione degli errori potrebbero ridurre tale numero fino a 200 qubit.