La tolleranza agli errori è un concetto fondamentale nella computazione quantistica, in quanto consente la progettazione di circuiti quantistici affidabili nonostante le imperfezioni dei qubit e delle porte logiche quantistiche. Nei computer quantistici tolleranti agli errori, i qubit e le porte logiche, che sono affidabili e eseguono l’algoritmo dell’utente, sono composti da numerosi qubit e porte fisiche rumorose. Questa rete interconnessa di componenti fisici, quando controllata adeguatamente, consente ai dispositivi quantistici rumorosi di funzionare come macchine di calcolo affidabili.

La tolleranza agli errori è cruciale perché sblocca il vero potenziale della computazione quantistica, consentendo applicazioni trasformative in diversi settori come avanzamenti scientifici, cicli di sviluppo di farmaci più veloci, nuovi materiali per batterie e metodi migliorati per la produzione di fertilizzanti e cattura di carbonio. Queste applicazioni hanno il potenziale per rivoluzionare la società e l’economia.

Per eseguire queste applicazioni trasformative sono necessari circuiti quantistici con milioni o addirittura miliardi di porte logiche. Solo i computer quantistici tolleranti agli errori possono gestire circuiti di questa dimensione senza produrre risultati non affidabili. Gruppi di ricerca accademici e industriali hanno contribuito a definire i requisiti delle porte e dei qubit per queste applicazioni. Stime specifiche delle risorse, incluse il numero di qubit e porte logiche, forniscono un obiettivo tangibile per i futuri computer quantistici tolleranti agli errori.

I dispositivi NISQ attuali, con i loro alti livelli di rumore, non possono gestire circuiti con gli estesi requisiti di porte per applicazioni trasformative. Le tecniche di mitigazione del rumore spesso sono impraticabili, richiedendo troppe ripetizioni o esecuzioni sperimentali con risultati non affidabili. La tolleranza agli errori è la chiave per ridurre il divario di 10000X tra i requisiti delle porte dei dispositivi NISQ attuali e quelli necessari per le applicazioni trasformative. Pertanto, molti dei principali team di calcolo quantistico sono attualmente dedicati allo sviluppo di computer quantistici tolleranti agli errori.

Il progresso in tre settori è cruciale per colmare questo divario. In primo luogo, gli algoritmi devono diventare ancora più efficienti, riducendo il numero di porte richieste per i calcoli. In secondo luogo, sono necessari miglioramenti hardware per rendere possibile la tolleranza agli errori. Infine, devono essere sviluppate architetture di tolleranza agli errori per ottimizzare le prestazioni dell’hardware imperfetto. Ottenere progressi significativi in questi settori sbloccherà l’impatto rivoluzionario della computazione quantistica sulla società e sull’economia.

Per approfondire il concetto di tolleranza agli errori e la sua importanza nella computazione quantistica, la Parte 1 del documento completo è disponibile per il download sul sito web di GQI.

Autore: Dr. Ish Dhand, CEO e co-fondatore di QC Design.
Fonti: GQI, Quantum Computing Report, CALTECH, ETH, MacquarieU, UMaryland, USherbrooke, UToronto, UVienna, UWashington, Google, Microsoft, PsiQuantum, Xanadu, BASF SE, Boehringer Ingelheim, Mercedes-Benz, Volkswagen.
Nota: Le opinioni e i punti di vista in questo rapporto appartengono all’autore e non riflettono necessariamente le conclusioni o le scoperte di GQI.

Fonti:
– GQI
– Quantum Computing Report
– CALTECH
– ETH
– MacquarieU
– UMaryland
– USherbrooke
– UToronto
– UVienna
– UWashington
– Google
– Microsoft
– PsiQuantum
– Xanadu
– BASF SE
– Boehringer Ingelheim
– Mercedes-Benz
– Volkswagen.