L'incredibile computer quantistico...quello che facevate in 10.000 anni in tre secondi!

Atteso da decenni, il computer quantistico non è mai stato così reale: lo dimostrata l'esperimento senza precedenti coordinato da Google e condotto fra Germania e Stati Uniti nel quale la macchina ha risolto in poco più di 3 minuti un'operazione che a un computer tradizionale richiederebbe 10.000 anni. Il risultato è pubblicato su Nature dal gruppo del fisico John Martinis, di Google e dell'Università della California a Santa Barbara. Hanno partecipato alla ricerca la Nasa, il California Institute of Technology (Caltech) e, per la Germania, università di Aachen e Centro Jülich.
I computer quantistici sfruttano le bizzarre proprietà del mondo degli atomi per aumentare le capacità di calcolo. "E' un passo significativo verso la cosiddetta supremazia quantistica, ossia della capacità di questi computer di svolgere un compito che a un computer tradizionale richiederebbe un tempo lunghissimo, che può anche andare oltre l'età conosciuta dell'universo", ha detto all'ANSA, Augusto Smerzi, dell'Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Ino). Gli autori dello studio hanno realizzato un programma, una sorta di gioco matematico, che non ha ancora applicazioni e che il computer quantistico di Google, chiamato Sycamore, ha risolto in poco più di tre minuti. Merito di un processore con 53 qubit, le unità di informazione di base di questi computer del futuro. I computer quantistici non sono ancora una realtà, ma si stanno avvicinando progressivamente.
L'Europa ha lanciato un ambizioso programma sulle tecnologie quantistiche finanziato dalla Commissione Europea con 1 miliardo di euro. L'iniziativa, che prevede dieci anni di lavoro, vede l'Italia in prima fila con il Cnr.
"Il risultato è di fondamentale importanza", ha rilevato Smerzi. "Dimostra infatti per la prima volta - ha aggiunto - che un dispositivo quantistico può effettuare operazioni in tempi significativamente più brevi di quanto possano fare i computer tradizionali più potenti attualmente a disposizione". Non mancano intanto le polemiche e la stessa rivista Nature riporta sul suo sito quelle sollevate dalla Ibm, secondo la quale il suo supercomputer tradizionale più potente, chiamato Summit e grande come un campo di basket, avrebbe potuto risolvere il problema in soli due giorni e mezzo e non in 10.000 anni.

I computer quantistici si basano sulle regole della meccanica quantistica e rivoluzioneranno il mondo dei computer, la questione non è se lo faranno, ma quando lo faranno. Sarà una rivoluzione perché riusciranno a computare problemi che al giorno d'oggi richiedono migliaia di anni per essere risolti ma loro ci riusciranno in tempi "umani" cioè giorni o addirittura ore. Al momento, in ambito accademico e della ricerca, si sta lavorando tantissimo sulle basi teoriche infatti prototipi di computer quantistici funzionanti si contano sulle dita di una mano. E anche quelli che funzionano, e sembrano dare risultati, sfruttano questa tecnologia in minima parte e solo per determinate e prefissate operazioni.
In termini teorici è difficile capire quanto questo impatto potrà essere devastante per la nostra società. Ci sono previsioni, che si basano sul fatto che dato che noi viviamo in una realtà basata sulla fisica quantistica, che dicono che analizzare la realtà con un computer che si interfaccia nella stessa maniera, è potenzialmente un vantaggio gigantesco, soprattutto per risolvere quei problemi che ci ossessionano da sempre, come ad esempio come funziona la natura e la realtà stessa.

Come funziona un computer quantistico?

Diversi esperimenti fisici son riusciti a dimostrare la possibilità di questa caratteristica, ma solo su piccolissima scala e per tempi brevissimi. Infatti, i pochi computer quantistici disponibili sono dei prototipi molto limitati che sfruttano in parte questo fenomeno: l'architettura è infatti basata tentando di sfruttare ioni (atomi senza un elettrone, in modo che possano reagire alle cariche elettriche) intrappolati in campi elettrici. Così si crea una nuova struttura basata sul fatto che un'informazione non è rappresentata in maniera classica, ovvero in maniera binaria. Le informazioni sono rappresentate non col bit, in cui lo stato di un dato è o zero o uno, ma col "quantum bit" dove le informazioni possono essere contemporaneamente zero e uno: dando luogo così ad una potenza di calcolo inimmaginabile con la tecnologia attuale. Tradotto in maniera più pratica...se abbiamo miliardi di bit da rappresentare abbiamo bisogno di miliardi di ioni intrappolati: servono quindi dei microchip quantistici che possano svolgere queste attività. Ed è questa la direzione che si sta prendendo: creare microchip quantistici efficienti e affidabili che siano la base del futuro computer quantistico.
La novità degli ultimi tempi è che si sta creando una struttura teorica comune per costruire un computer quantistico, ovvero per fare un paragone, creare quello che è avvenuto con i computer "normali" che usiamo oggi: tutti hanno la stessa architettura, la stessa da decenni, migliorano solo i componenti (dischi più capienti, più memoria, processori più veloci ecc.). Nonostante le enormi difficoltà tecniche e ingegneristiche, questo è un passo fondamentale verso la costruzione dei primi computer quantistici complessi. Creare un'architettura comune per costruire un computer quantistico è fondamentale perché si sta creando uno "standard" a cui attenersi e che servirà a creare un modello base in cui far confluire tutti gli sforzi di ricerca. Stiamo comunque parlando di una tecnologia che ha bisogno ancora almeno dieci - quindici anni di sviluppo costante e, a meno di colpi di scena clamorosi, non ci resta che attendere ed osservare i big del settore come Google e IBM.