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Il potenziale dei computer quantistici: la realità di una tecnologia straordinaria

Computer Quantistici

Il fascino dei computer quantistici è indiscutibile. Tubi scintillanti, laser, onde radio ad alta frequenza, atomi correlati e paradossi della fisica quantistica: tutto si fonde in un vortice di scienza, gergo esotico di natura ermetica, sogni e timori. Tuttavia, riflettiamo un momento, forse stiamo fraintendendo l’impatto di questa straordinaria tecnologia. E forse tale impatto, reale e futuro, ancora non l’abbiamo proprio capito. Va detto infatti che negli ultimi tempi ci troviamo a leggere una serie di dichiarazioni audaci, da “vincere la corsa quantistica” a “l’apocalisse quantistica è arrivata“, che racchiudono significati enigmatici.

 

C’è ancora molto da fare

Ma quanto di ciò che ruota intorno ai computer quantistici è veramente basato sulla realtà e quanto è frutto di una retorica esagerata? Recentemente, è comparso un articolo interessante su Nature di Chander Velu and Fathiro H. R. Putra dal titolo “Come implementare computer quantistici senza frenare la crescita economica”. Data la curva di apprendimento necessaria con i computer quantistici, gli autori stimano che “l’introduzione di questo tipo di dispositivi a fine commerciale potrebbe comportare perdite economiche nel prodotto interno lordo (Pil) pro capite di circa 13.000 dollari”.

Quando si tratta di tecnologie come i computer quantistici, è fondamentale evitare di cadere nell’errore di speculare troppo su come verranno implementati nel futuro. Concentrarci su ciò potrebbe distrarci dai progressi concreti che si stanno facendo in questo campo. Questo è ciò che suggeriscono anche Velu e Putra, affermando che tale problema potrebbe essere mitigato se fossimo in grado di “dimostrare il valore dei computer quantistici per le sfide della società“, ovvero quelle sfide importanti per tutti, dalla salute all’ambiente. Rischiamo di cadere in un ragionamento circolare, in quanto la dimostrazione richiede l’hardware giusto, e attualmente l’hardware quantistico è ancora lontano dal raggiungere il livello desiderato.

Non è pessimismo riguardo al settore dei computer quantistici, ma è essenziale ricordare che queste macchine non sono sul punto di sostituire i nostri computer classici, cioè tutti i computer che elaborano bit invece di qubit. Infatti, a livello teorico, un computer quantistico “universale” – e questo è un termine tecnico – potrebbe calcolare qualsiasi cosa, sostituendo tanto i laptop che utilizziamo tutti i giorni quanto i supercomputer dei grandi laboratori di ricerca.

Nonostante ciò sia teoricamente possibile, passare dalla definizione astratta al mondo fisico si sta dimostrando straordinariamente difficile. Costruire computer quantistici che risolvano problemi di valore commerciale richiede uno sforzo tecnologico immenso. Dopodiché, anche in presenza, un giorno, di un processore quantistico con un’elevatissima tolleranza agli errori, dubito che lo utilizzeremo per fogli di calcolo, proprio come non usiamo un supercomputer per tenere in memoria la lista della spesa. Con buona probabilità, non avremo bisogno di abbandonare JavaScript o Html/Css o Python, così come non ci recheremo al lavoro al mattino e accenderemo il nostro computer quantistico. Forse non lo useremo mai per carichi di lavoro di produzione non legati alla ricerca e sviluppo. Per questo vale la pena approfondire la metodologia utilizzata da Velu e Putra, perché questi 13.000 dollari devono pur venire da qualche parte.

 

Come li utilizzeremo?

Coloro che operano nella ricerca universitaria e gli operatori industriali saranno tra i primi a beneficiare di questa tecnologia. Nella comunità scientifica si manifesta un ampio consenso sull’ipotesi che le prime applicazioni si concentreranno sulla simulazione di sistemi fisici complessi, come la fisica delle particelle o la materia condensata, i modelli Fermi-Hubbard e il gas di elettroni liberi, per citare alcuni esempi. Non va dimenticato che le applicazioni di base richiedono centinaia di migliaia di qubit, e quelle davvero importanti arrivano a milioni e milioni di qubit. Visualizzare un computer quantistico come un supercomputer di grandi dimensioni localizzato in un centro dati costruito ad hoc, accessibile attraverso il cloud è sicuramente corretto, anche se l’analogia più appropriata per un computer quantistico è quella con un telescopio, e non con un calcolatore. Il telescopio non sostituisce il microscopio, la lente d’ingrandimento o l’occhio nudo. È uno strumento che può essere utilizzato per scrutare profondamente nel cielo.

Il computer quantistico è uno strumento che potrebbe essere (principalmente) utilizzato per risolvere problemi nella fisica quantistica. Qual è il valore generato da un telescopio? La curva di apprendimento associata all’introduzione dei telescopi potrebbe comportare perdite economiche? Quindi, quante persone avranno effettivamente bisogno di imparare a usare i computer quantistici là fuori? Se facciamo una valutazione su un intervallo di 10-15 anni, è concepibile che il collo di bottiglia non sia l’adozione o l’acquisizione di nuove competenze, ma l’immaturità della tecnologia stessa.

Molto lavoro dovrà essere dedicato ad adattare i problemi presi in analisi dall’hardware quantistico. In modo quasi ironico, i computer quantistici non avrebbero dovuto essere chiamati computer affatto, ma “generatori di correlazioni arbitrarie tra molte parti“. Inoltre, la digitalizzazione in termini di porte logiche e circuiti non segue un percorso esattamente naturale. Tuttavia, rappresenta il modello mentale di un dispositivo computazionale con cui siamo più familiari. Per concludere, la costruzione e lo sviluppo di computer quantistici è una bella maratona. Sicuramente ci saranno persone in grado di studiarne la capacità e proporre problemi da risolvere in modo vantaggioso – per risparmiare tempo, memoria, e forse energia. Quali sono questi problemi, è ancora poco chiaro, ma probabilmente si evolveranno insieme all’hardware man mano che questo verrà costruito. In fondo, la stessa co-evoluzione si è verificata storicamente per i computer tradizionali.

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Redazione
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