Google ha annunciato “Quantum Echoes”, un nuovo algoritmo eseguito sul chip quantistico Willow che raggiunge il primo “vantaggio quantistico verificabile” mai ottenuto su hardware reale. L’esperimento costituisce un passaggio decisivo nella storia della ricerca quantistica: per la prima volta, un calcolo condotto su un processore quantistico risulta più veloce di qualsiasi simulazione classica ed è al tempo stesso verificabile e ripetibile. Il risultato, pubblicato su Nature e illustrato in un ampio resoconto tecnico sul blog ufficiale di Google, indica una velocità superiore di circa 13.000 volte rispetto al miglior supercomputer tradizionale disponibile. L’obiettivo è dimostrare che il calcolo quantistico può affrontare problemi concreti e aprire la strada a vere applicazioni scientifiche, in particolare nella chimica e nella scienza dei materiali.
Il concetto di “verificabilità” ha un significato profondo in questo contesto. Un risultato è considerato verificabile quando può essere riprodotto sulla stessa macchina, o su un’altra con caratteristiche equivalenti, restituendo la medesima risposta. Questo principio introduce un criterio di controllo sperimentale tra diversi sistemi quantistici e apre una nuova fase di validazione incrociata nel campo. È un passo indispensabile per trasformare il calcolo quantistico da dimostrazione teorica a strumento di ricerca applicata, poiché consente di confrontare e certificare i risultati ottenuti da dispositivi indipendenti. Google descrive questa capacità come una forma di “verifica scalabile”, cioè la possibilità di replicare i risultati nel tempo e su piattaforme differenti, garantendo la coerenza delle misure.
L’algoritmo Quantum Echoes segue un principio operativo relativamente lineare ma tecnicamente molto raffinato. I ricercatori applicano una sequenza di operazioni ai qubit, avviando un’evoluzione controllata dello stato quantistico del sistema. Successivamente, introducono una piccola perturbazione su un qubit selezionato con estrema precisione e, infine, invertono l’evoluzione temporale per riportare il sistema alla configurazione di partenza. Il confronto tra le due fasi, quella diretta e quella invertita, genera un “eco” quantistico che consente di misurare con grande sensibilità come la perturbazione si propaga attraverso la rete dei qubit. Questo segnale è amplificato da un fenomeno di interferenza costruttiva, che aumenta l’intensità dell’eco e permette di rilevare variazioni minime nel comportamento del sistema. L’intero processo serve a valutare la capacità del computer quantistico di gestire simultaneamente complessità e precisione, due aspetti fondamentali per qualsiasi futura applicazione pratica.
Il chip Willow, cuore dell’esperimento, utilizza 105 qubit superconduttivi fisici. È stato progettato per ridurre drasticamente gli errori di decoerenza e per eseguire operazioni ad altissima velocità, due parametri cruciali per ottenere misure affidabili. Già nel 2024 lo stesso chip aveva mostrato risultati di rilievo grazie al test di Random Circuit Sampling e alle dimostrazioni di correzione d’errore con codici di superficie. Con Quantum Echoes, le sue potenzialità vengono impiegate per la prima volta in un esperimento che combina complessità computazionale e accuratezza sperimentale, dimostrando che l’hardware è pronto per compiti più vicini alla ricerca scientifica reale. Durante le prove, l’evoluzione “avanti e indietro” è stata applicata a 103 qubit, sincronizzati in circuiti casuali controllati con precisione temporale al livello di nanosecondi.
Uno degli aspetti più promettenti riguarda le applicazioni in chimica molecolare. In collaborazione con l’Università della California, Berkeley, il team di Google ha utilizzato Quantum Echoes come una sorta di righello molecolare per studiare la geometria di due composti, uno di 15 atomi e uno di 28. I risultati ottenuti dal chip Willow sono stati confrontati con i dati della risonanza magnetica nucleare (NMR), mostrando piena concordanza per le misure note e rivelando informazioni aggiuntive non osservabili con i metodi tradizionali. Questo approccio permette di stimare distanze atomiche e interazioni tra spin nucleari con un livello di dettaglio superiore, aprendo la possibilità di impiegare i computer quantistici per l’analisi strutturale di molecole complesse. Se consolidato, il metodo potrebbe rivoluzionare l’uso dell’NMR nella progettazione di nuovi farmaci e nello sviluppo di materiali avanzati, come batterie ad alta efficienza, polimeri intelligenti o superconduttori di nuova generazione.
Il progetto si colloca all’interno di una roadmap più ampia che prevede il raggiungimento di un “qubit logico” stabile e a lunga durata, definito come Milestone 3 nella pianificazione di Google Quantum AI. Per raggiungere questo obiettivo, il gruppo lavora all’ottimizzazione dei tassi d’errore, alla riduzione del rumore e alla coerenza di lungo periodo delle operazioni. Quantum Echoes dimostra che queste condizioni sono già sufficientemente avanzate da sostenere algoritmi complessi, indicando una maturità tecnologica mai vista prima. La prospettiva è che, entro pochi anni, i computer quantistici di nuova generazione possano eseguire simulazioni di processi fisici e chimici che oggi sono fuori portata anche per i supercomputer più potenti.
Esperimenti come questo proiettano il calcolo quantistico da un campo di ricerca teorica a un ambito sperimentale verificabile. La capacità di eseguire algoritmi riproducibili e di confrontarli tra piattaforme diverse fornisce una base scientifica solida per il futuro della disciplina. Quantum Echoes è quindi una dimostrazione concreta di come la fisica quantistica possa diventare uno strumento di misurazione utile, un mezzo capace di ampliare la conoscenza della materia e di aprire nuove strade alla ricerca applicata. L’esperimento condotto sul chip Willow offre la prima prova che un computer quantistico può produrre risultati affidabili, coerenti e utili, indicando un punto di svolta verso l’uso pratico di questa tecnologia in laboratori e centri di ricerca di tutto il mondo.
