Il quantum computing sta cambiando il mondo

l futuro sarà molto diverso da come lo immaginiamo, soprattutto grazie ai progressi continui nello sviluppo del computer quantistico. Gli elaboratori diventano ogni anno più potenti e flessibili, disponibili per i primi usi pratici, oltre che per i test in laboratorio. E la loro potenza di calcolo, basata su principi della fisica, completamente diversi da quelli dei computer tradizionali, permette loro di essere molto più veloci e potenti.

La nascita del computer quantistico

Negli anni Trenta del Novecento gli studi di Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born e Paul Dirac portarono a una rivoluzione nella fisica: superata la “fisica classica”, venne elaborata la teoria della meccanica quantistica che ancora oggi, quasi un secolo dopo, stiamo continuando a scoprire. La meccanica quantistica è alla base di molte rivoluzioni, tra le quali spicca quella dell’informatica quantistica. La possibilità di utilizzare dei “qubit” al posto dei tradizionali “bit” e i principi della meccanica quantistica, come l’entanglement (letteralmente “intreccio”) e come la sovrapposizione, il fenomeno che si verifica su scala subatomica in cui gli oggetti non hanno uno stato chiaramente definito, sta rivoluzionando il funzionamento del computer. Gli scienziati hanno già dimostrato che è possibile accelerare la velocità di calcolo di un ordine di grandezza rispetto a quello dei computer classici. E siamo solo all’inizio.

Addio approccio lineare

Un’analogia proposta dagli scienziati per spiegare come funziona il computer quantistico è quella della ricerca di un libro in una grande biblioteca. Nell’informatica tradizionale si cerca il volume esaminando ogni scaffale e ogni libro uno per uno, fino a trovare quello desiderato. Questo approccio lineare può essere lungo e inefficiente, soprattutto se siamo sfortunati e il titolo che si sta cercando si trova verso la fine della biblioteca. L’informatica quantistica, invece, permette di esplorare tutti i libri contemporaneamente, grazie al concetto di sovrapposizione. Può cioè considerare tutti i percorsi possibili contemporaneamente e identificare istantaneamente la posizione del libro desiderato. Al posto dei bit, che registrano le informazioni come degli 1 oppure degli 0, l’informatica quantistica utilizza i qubit, che possono rappresentare più stati contemporaneamente. Ciò permette ai computer quantistici di eseguire calcoli paralleli e di analizzare un vasto numero di possibilità in una frazione del tempo che impiegherebbero i computer classici per fare lo stesso.

Quali vantaggi porta

I computer quantistici oggi sono già disponibili e funzionano come degli acceleratori. Vengono utilizzati insieme a centri di calcolo ad alta potenza, oppure accanto a computer classici. Hanno già dimostrato di essere molto più potenti di quelli tradizionali per calcoli relativi, per esempio, alla ricerca in campi come la fisica e la biologia, in ambiti come l’analisi dei mercati finanziari, dei flussi del traffico urbano, per la crittografia e per la cybersecurity. Tuttavia, i computer quantistici funzionanti sono ancora sperimentali, molto costosi, di grandi dimensioni e soggetti a errori dovuti alle interferenze. I progressi sono però costanti, grazie agli investimenti di aziende grandi e piccole, e i risultati positivi sono continui.

Il matrimonio perfetto tra quantum computer e IA

L’ intelligenza artificiale si sposa perfettamente con il quantum computer. L’informatica quantistica, infatti, migliora l’IA aumentandone la velocità, l’efficienza e la precisione. Il computer quantistico utilizza i qubit e funziona in modo non lineare, cosa che lo rende molto più potente e veloce dei computer tradizionali. Questo permette di addestrare in maniera molto più rapida i sistemi di “machine learning”, cioè apprendimento automatico, fornendo i dati giusti in modo molto più veloce. L’apprendimento automatico serve a fare in modo che i computer imparino dai dati e siano in grado di creare o comprendere dei modelli, proprio come fa il cervello umano. Tuttavia, spesso l’apprendimento automatico viene limitato dalla scarsa qualità dei dati e dalla loro indisponibilità. L’informatica quantistica permette di risolvere tutti questi problemi, perché è in grado di calcolare rapidamente enormi volumi di dati e di fornire informazioni corrette ai sistemi di apprendimento automatico.

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