"La palla è nel campo di D-Wave"

La prestampa dell'articolo di Matthias Troyer e dei suoi coautori sul server di documenti arXiv è stata oggetto di intense discussioni nei circoli specializzati, ha fatto notizia sulla stampa ed è stata accolta da aspre critiche da parte dell'azienda canadese D-Wave, mesi prima che la rivista scientifica "Science" pubblicasse ora l'articolo online. Il gruppo di ricerca internazionale ha testato il computer quantistico acquistato da Google da D-Wave e ha scoperto che non è più veloce di un computer convenzionale (l'ETH News segnalato).

L'ETH News: Signor Troyer, l'azienda D-Wave la accusa di aver effettuato test sbagliati. ? una critica giustificata?
Matthias Troyer: Si trattava degli stessi test che l'azienda stessa ha condotto in passato per dimostrare che la sua macchina è molto migliore di un computer convenzionale. Abbiamo selezionato problemi di prova che si adattano perfettamente all'hardware della macchina. Non abbiamo riscontrato alcun cosiddetto "aumento di velocità". Tuttavia, questo potrebbe anche essere dovuto al fatto che un dispositivo quantistico non è affatto migliore in questi test.

D-Wave sostiene che la sua macchina è stata costruita per applicazioni più difficili. Avete impostato al dispositivo quantistico compiti troppo semplici?
Abbiamo selezionato problemi di prova difficili ma casuali che non provengono direttamente dalle applicazioni. Questo perché la macchina non è attualmente in grado di risolvere problemi applicativi difficili. Ciò è dovuto alle sue dimensioni e all'accoppiamento dei cosiddetti bit quantici che compongono il dispositivo. I 512 bit quantici della macchina testata sono accoppiati solo ai bit quantici che si trovano nelle vicinanze. Per la maggior parte dei problemi applicativi, tuttavia, sono necessari molti più bit quantici e, idealmente, anche accoppiamenti tra i bit quantici. La palla è ora nel campo di D-Wave. Se sostiene che abbiamo fatto i test sbagliati, deve dimostrare che la macchina può effettivamente risolvere problemi difficili meglio di un computer classico. Il nostro lavoro mostra come tali test debbano essere eseguiti per poter fare affermazioni affidabili.

Perché aziende come Lockheed Martin e Google spendono oltre dieci milioni di dollari per un dispositivo di cui non si conoscono i benefici?
Questo dato è sorprendente solo a prima vista. Alcune aziende spendono milioni di dollari al giorno per risolvere problemi di ottimizzazione. Tali problemi si incontrano, ad esempio, quando si pianifica una rotta di volo o si migliora un portafoglio. ? proprio per questo che D-Wave è stato costruito. La macchina può avere il potenziale per risolvere questo tipo di problemi più velocemente di un computer convenzionale. Si può paragonare a un paesaggio montano in cui si vuole trovare la valle più profonda. Se lo si fa con una macchina classica, bisogna scalare le montagne per trovare una nuova valle. Con una macchina quantistica, si può scavare un tunnel sotto la montagna. La questione è se il tunnel è più veloce della scalata. Se le montagne sono strette e alte, può essere utile. Tuttavia, nessuno sa come sia questo paesaggio per i problemi applicativi reali.

Investirebbe in D-Wave?
Se fossi un rappresentante di una grande azienda che ha molti problemi di ottimizzazione da risolvere, direi: potete fare questo investimento ad alto rischio. Ma nessuno sa ancora se sarà redditizio, perché ci sono ancora alcuni ostacoli da superare.

L'azienda produttrice pubblicizza la sua macchina come il primo computer quantistico al mondo disponibile in commercio. Inizialmente i critici ritenevano che si trattasse di un'affermazione insensata. L'umore è ora cambiato?
All'inizio gli esperti erano scettici. Ora la questione non è più se si tratta di una baggianata o meno. I test condotti da Lockheed Martin e Google hanno dimostrato che le macchine funzionano e utilizzano anche la meccanica quantistica. Questo è un risultato. Ma la meccanica quantistica può effettivamente aiutare a risolvere i problemi di ottimizzazione? Questa è l'appassionante domanda in apertura.

D-Wave può davvero essere definito un computer quantistico?
Si tratta più che altro di un esperimento di fisica, un prototipo che risolve problemi particolari con un po' di meccanica quantistica. Il dispositivo non è un computer quantistico universale che può fare tutto, ma in quanto dispositivo specializzato può essere definito un computer quantistico - proprio come i comandi di un'automobile, di un tostapane o di un frigorifero sono computer che risolvono solo un problema specifico.

Perché siete interessati a D-Wave?
Questa macchina esiste e nessuno sa cosa fa o cosa può fare questa tecnologia. Invece di speculare sul suo funzionamento, è possibile testarla. Tuttavia, non è facile. Il nostro articolo mostra come testare in modo corretto e pulito se un dispositivo quantistico ha effettivamente prestazioni migliori. Indichiamo a cosa prestare attenzione e dove si possono nascondere le trappole. Ad esempio, D-Wave è una macchina analogica. Ciò ha la condizione di richiedere più hardware, cioè più bit quantistici, per i problemi più grandi. Se si confrontano due dispositivi diversi, anche il loro hardware deve essere di dimensioni comparabili. Un computer classico deve quindi disporre di più hardware per un problema più grande.

Con D-Wave, un'azienda privata ha portato sul mercato il primo computer quantistico. Perché gli scienziati che da tempo lavorano in questo campo nei laboratori di ricerca finanziati dallo Stato non sono riusciti a fare altrettanto?
Per costruire questa macchina, l'azienda aveva bisogno di oltre 100 milioni di dollari. Un gruppo di ricerca accademico non può raccogliere una somma simile. Quando scriviamo proposte di ricerca, dobbiamo avere progetti con maggiori probabilità di successo, che non comportino un rischio così elevato. D-Wave ha costruito questo dispositivo anche se l'esito del progetto è incerto. Come ricercatore, non rischieresti. Ma se funziona, le conseguenze sono enormi. Sarebbe un'enorme scoperta.