2. COMPUTER
QUANTISTICO E
QUBIT: CHE COS’E?
COME FUNZIONA?
I quantum computer sono calcolatori che sfruttano le
leggi della fisica e della meccanica quantistica,
quella che studia le particelle subatomiche. La loro
unità fondamentale è il bit quantistico o qubit,
legato allo stato in cui si trova una particella o un
atomo e le cui peculiarità permettono di svolgere i
calcoli in modo molto più veloce.
Infatti, mentre nel metodo computazionale classico
ogni bit è rappresentato da zero o uno (sistema
binario), nel computing quantistico il qubit può
essere 0-1 o zero e uno
contemporaneamente. Questo è possibile grazie alla
sovrapposizione degli stati quantistici, che abilita i
calcoli in parallelo (anziché uno alla volta),
moltiplicando esponenzialmente potenza e velocità
anche per calcoli estremamente complessi, riducendo
i tempi di elaborazione da anni a minuti.
3. PECULIARITÀ E PROBLEMATICHE DEL QUANTUM
COMPUTING
• Lo stato subatomico crea anche delle problematiche che il quantum computing deve superare. La
prima sfida è mantenere la qualità dei qubit, potenti ma delicati: perdono rapidamente le loro
speciali qualità quantiche (in circa 100 microsecondi) a causa di fattori quali le vibrazioni e le
fluttuazioni della temperatura dell’ambiente e le onde elettromagnetiche. Le particelle sono volatili e
fragili, proprio perché cambiano stato, e potrebbero causare la perdita di dati e informazioni utili al
processo di calcolo.
• Per il funzionamento della tecnologia quantistica, inoltre, sono necessarie temperature molto basse
vicino allo zero assoluto (circa -273° C). Per ottenerle finora il metodo più comune è ricorrere ai gas
liquefatti (come l’isotopo elio-3), ma è un sistema molto costoso. Un team di ricercatori della TUM
(Technical University of Munich) ha recentemente sviluppato un sistema di raffreddamento magnetico
per temperature estremamente basse, adatto per l’elettronica quantistica, che evita il ricorso all’elio-3
ed è già commercializzato dalla startup Kiut.
4. • Questi mesi rappresentano una fase cruciale nella storia
dello sviluppo dei computer quantistici. Appena pochi giorni
prima del leak di Google, Ibm ha annunciato che a ottobre
prossimo consentirà a ingegneri, fisici e informatici di
accedere da remoto a un computer quantistico a 53 qubit, il
più potente mai costruito dall’azienda e il maggiore mai
messo a disposizione per uso esterno. La notizia è
arrivata a coronamento di sforzi che vanno avanti da anni:
nel 2017, come vi avevamo raccontato, gli scienziati di Ibm
erano riusciti a simulare con successo un computer
quantistico a 56 qubit all’interno di un processore tradizionale
con 4.5 terabyte di memoria.
• Dal canto suo, invece, Google ha a disposizione Sycamore,
un computer a 54 qubit (uno dei quali sembra non funzionare
come dovrebbe, e pertanto ne vengono utilizzati 53), e un
altro sistema a 72 qubit, che al momento si è rivelato però
troppo difficile da controllare.
A CHE PUNTO SIAMO?
5. NON SOSTITUIRÀ I
COMPUTER TRADIZIONALI
PER ORA
Attenzione: quanto detto finora, probabilmente,
non vuol dire che nel prossimo futuro i processori
classici andranno definitivamente in pensione. Per
la maggior parte delle operazioni convenzionali
saranno ancora l’opzione più efficiente ed
economica: usare un computer quantistico per il
rendering di un video o per abbattere i mostri di un
videogioco sarebbe come sparare a una mosca con
un cannone. Diverso è il caso di settori come la
scienza dei materiali, o l’industria farmaceutica, o la
fisica delle particelle: in questi scenari un
processore quantistico potrebbe davvero cambiare
completamente – e per sempre – le regole del
gioco, rendendo possibili avanzamenti tecnologici
di vastissima portata e difficili da prevedere a priori.
