Jiuzhang è il nuovo prototipo di computer quantistico basato sulle particelle di luce (fotoni) che ha permesso alla Cina di conquistare la supremazia quantistica, o vantaggio quantistico, a distanza di un anno da quando lo stesso traguardo è stato raggiunto dai ricercatori di Google negli Stati Uniti con il loro Sycamore.

Il computer quantistico cinese è in grado di eseguire in soli 200 secondi un calcolo talmente complesso che un tradizionale computer svolgerebbe in 600 milioni di anni. Il progetto è stato pubblicato su Science dal team di ricerca di Jian-Wei Pan alla University of Science and Technology of China, segnando una nuova era computazionale. Diversi sono gli approcci impiegati da Cina e Stati Uniti per giungere al risultato.

Il computer quantistico Sycamore di Google nel 2019 ha risolto in poco più di tre minuti un’operazione che avrebbe richiesto 10.000 anni di calcoli di un tradizionale computer. Ciò è avvenuto impiegando un processore a 53 qubit, le unità di informazione dei computer quantistici. Questi sono a loro volta costituiti da altrettanti dispositivi superconduttori posti in una matrice quadrata a dialogare tra loro. Jiuzhang fa invece uso di circa 70 fotoni che si muovono lungo guide d’onda accoppiate fra loro con speciali geometrie 3D. Queste generano un’interferenza sulla propagazione della luce, eseguendo l’elaborazione dei dati. Al termine della propagazione, dei rivelatori misurano uno ad uno i fotoni, dando il risultato finale.

Il fatto di aver conquistato il vantaggio quantistico seguendo due diverse strade mostra l’evoluzione e la maturità di questo campo di ricerca. A differenza della macchina di Google, quella cinese non può essere programmata per risolvere problemi diversi. Nessuna delle due macchine ha inoltre al momento ancora risolto alcun problema pratico, ma entrambe aprono prospettive nuove e diverse applicazioni potenziali, dalla crittografia alla teoria dei grafi, dall’apprendimento automatico alla chimica. In maniere che è improbabile possano essere pareggiate con l’evoluzione degli algoritmi e degli hardware classici.

Il supercomputer sviluppato dalla squadra cinese di Pan è il risultato di 20 anni di lavoro. Tra le sfide superate, la possibilità di disporre di una sorgente di fotoni di alta qualità, in grado di rilasciare un solo fotone alla volta, ognuno perfettamente uguale agli altri.