Google Quantum AI ha lanciato su Kaggle una competizione internazionale aperta con un montepremi di 150.000 dollari per ridurre le dimensioni di alcune componenti degli algoritmi quantistici tolleranti agli errori. La sfida coinvolge programmatori competitivi, ricercatori di intelligenza artificiale e progettisti di circuiti: l’obiettivo è comprimere le subroutine che incidono maggiormente sul costo degli algoritmi, affidando agli agenti AI la ricerca di implementazioni più efficienti.
Il problema affrontato riguarda anche la possibilità di controllare rapidamente le soluzioni proposte. La simulazione classica di circuiti quantistici arbitrari diventa intrattabile oltre circa 40 qubit, per l’espansione esponenziale dello spazio degli stati. Le subroutine che assorbono gran parte delle risorse negli algoritmi tolleranti agli errori, però, spesso non dipendono da un’interferenza quantistica interna arbitraria. Questa caratteristica permette di restringere il problema e utilizzare strumenti di verifica eseguibili su computer classici.
La competizione si concentra quindi su una famiglia limitata di porte, che definisce i cosiddetti circuiti kickmix. Comprende logica classica reversibile, porte di fase diagonali e operazioni di uncomputation basate sulla misura, indicate come porte HMR. L’uncomputation serve a eliminare informazioni intermedie prodotte durante il calcolo. La scelta di questa famiglia circoscrive il terreno sul quale cercare le ottimizzazioni: sono circuiti con una struttura specifica, sfruttabile per valutarne il comportamento in modo efficiente.
Alla base dell’iniziativa c’è kickmix, una nuova libreria open source di verifica in C++20 e Python, integrata nel framework software Qualtran di Google. La libreria consente alle CPU classiche di sottoporre a fuzz testing circuiti candidati con decine di milioni di porte, raggiungendo fino a 60 miliardi di istruzioni al secondo su un singolo core. Il controllo usa prove con ingressi casuali per cercare errori nelle implementazioni proposte, sostenendo così la sperimentazione su circuiti di grandi dimensioni.
Il vantaggio deriva dal modo in cui vengono eseguite le istruzioni kickmix: ciascuna trasforma direttamente uno stato della base computazionale in un altro, mantenendo traccia di una fase scalare. Il verificatore può così effettuare i test casuali in tempo lineare, senza rappresentare l’intero spazio degli stati di un circuito quantistico arbitrario. La struttura delle operazioni diventa quindi una risorsa per il processo di ottimizzazione, perché rende praticabile il controllo ripetuto delle varianti generate.
Il sistema combina il bit-packing SIMD classico con l’euristica Fiat–Shamir. Gli ingressi dei test vengono determinati attraverso un digest SHA-256 del circuito candidato, al quale viene aggiunto un salt. Questo meccanismo fornisce un segnale di ricompensa automatico e non interattivo agli agenti di programmazione AI e agli ottimizzatori euristici. La ricerca può concentrarsi su accorgimenti di basso livello nella manipolazione dei bit, mentre il verificatore mette alla prova le soluzioni rispetto al comportamento richiesto dall’algoritmo.
L’approccio è descritto nel preprint “Leveraging verifiable structure in quantum circuits to find more efficient compilations with agentic AI”, pubblicato su arXiv, e nei contributi degli ingegneri software di Google Tanuj Khattar, Ryan Babbush e Craig Gidney. Il punto di incontro tra AI e calcolo quantistico è qui la compilazione: gli agenti cercano modi più economici di realizzare operazioni già definite, con un riscontro automatico che orienta la ricerca delle successive ottimizzazioni.
La competizione è iniziata il 22 ottobre 2026 e accetterà le consegne finali fino al 20 gennaio 2027. Il formato aperto porta questa ricerca su Kaggle, mettendo a disposizione dei partecipanti un problema circoscritto e una libreria con cui verificare i circuiti candidati. Per programmatori e ricercatori, il lavoro consiste nel trasformare le proposte degli agenti in riduzioni concrete delle subroutine quantistiche, sottoponendole ai test previsti dalla sfida.