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La tecnologia quantica potrebbe relegare in cantina i personal computer?

Computer quantistici: cosa sono?

I computer quantistici sono delle macchine per l’elaborazione delle informazioni che sfruttano, differentemente dai più comuni pc basati sul calcolo elettronico, fenomeni tipici della meccanica quantistica per eseguire le operazioni.

Queste macchine utilizzano per i propri calcoli, al posto dei bit (unità d’informazione binaria necessaria alla computazione classica che può assumere il valore di “1” o il valore di “0”), i qubit.

Computer quantistici: cosa sono i qubit?

Una sequenza di calcolo estremamente complessa ha necessità di un tempo di elaborazione adeguato ma, appunto, dev’essere messa in sequenza. Da qui la necessità di trovare un modo per eseguire i calcoli in parallelo, offerta dalla tecnologia quantica e, nello specifico, dai qubit.

I qubit sono gli elementi base dell’informazione quantistica che possono assumere il valore sia di “1” che di “0”, aumentando enormemente le possibilità di codifica delle informazioni e, di conseguenza, anche la complessità dei calcoli. Tale possibilità di coesistenza di “1” e di “0” è fattibile tramite la sovrapposizione di stati che può assumere lo spin di una particella atomica o subatomica.

Ciò rende progressiva la differenza tra bit e qubit: infatti, proprio per il principio della progressione matematica, se si pensa che ad ogni stato corrisponde 1 bit ed a ogni 2 stati corrisponde 1 qubit, ne verrà fuori che per 2 bit corrisponde 1 qubit, ma anche che per 4 bit corrispondono 2 qubit, per 16 bit e/o stati corrispondono 4 qubit e così via dicendo.

Non è, tuttavia, semplice raggiungere risultati come la manipolazione controllata di atomi e particelle, la comunicazione tra questi o, ancora, la stesura di algoritmi adatti, rendendo il percorso per commercializzare ed utilizzare computer quantistici performanti difficoltoso ed ancora molto

I ricercatori della IBM hanno contribuito sostanzialmente alla ricerca nel campo dei qubit: sono stati, infatti, utilizzati 6 qubit per simulare e analizzare le molecole di idrogeno, idruro di litio e idruro di berillio. Un notevole passo avanti, poiché l’idruro di berillio è la più grande molecola simulata ad oggi.

La simulazione di molecole complesse è un’esclusiva dei computer quantistici, essendo questa possibilità preclusa agli apparecchi digitali, e ciò apre una finestra gigantesca all’applicazione di tali criteri in ambito chimico, farmaceutico e biomedico: Così facendo si dà il via alla simulazione ed allo studio di molecole contenenti anche centinaia di atomi e scoprire persino nuovi materiale e composti

Computer quantistici: come si muove il mondo?

Demoralizzata dalla distanza che la allontana da superpotenze in ambito di elettronica digitale quali la California e la Cina, il Giappone, l’India e la Corea del Sud, l’Unione Europea è la forza che maggiormente sta virando verso questa nuova tecnologia. Con il contributo degli Stati membri, infatti, essa investirà circa un miliardo di euro nella ricerca quantistica per settori quali comunicazione, medicina, informatica ed altri ancora.

L’Europa, convinta nella ricerca dal fisico italiano Tommaso Calarco, direttore del Centro per le Scienze e Tecnologie Quantistiche Integrate dell’Università (in maiuscolo) di Ulm e primo firmatario del Quantum Manifesto, non è però l’unica a muoversi: grandi investimenti statali arrivano anche da Cina (che ha lanciato il proprio satellite in orbita nel 2017), Russia e USA, non limitando però la ricerca di colossi nel campo dell’informatica come Microsoft, Nokia, IBM e Google, che ha recentemente rilasciato un software per agevolare la programmazione su computer quantistici, dopo aver rilasciato Bristlecone, processore quantistico a 72 qubit.

Aziende europee che stanno assumendo un ruolo sempre più importante in questa ricerca sono Bosch e Thales, ma anche Italia Telecom e Finmeccanica si sono mostrate interessate a questo progetto. Senza dimenticare ID Quantique, leader nel settore della comunicazione quantistica.

computer quantistico quantum

Computer quantistici: quando in commercio?

Il primo approccio nel mercato è avvenuto nel 2013, con D-Wave Two, della D-Wave Systems, una macchina avente 512 qubit, per una somma che si aggirava intorno ai 10 milioni di dollari.

Molto discussi, però, sono stati gli esiti riguardo le sue reali prestazioni: mentre un gruppo di ricercatori ha calcolato la potenza di elaborazione di questo computer più veloce fino a 36.000 volte rispetto ad un computer digitale, un altro gruppo di scienziati ha evidenziato come, tramite differenti software, le prestazioni del D-Wave calano sensibilmente, arrivando ad essere inferiori fino a 12.000 volte.

Queste differenze, ovviamente, non devono fuorviare: non si tratta di una tecnologia affermata e solida di anni ed anni di sperimentazioni, ma di una realtà che, come detto inizialmente, risulta ancora in uno stato embrionale e che si apre a nuove possibilità.