• Valerio Maria Murgolo

Quantum Computing per velocizzare il futuro!

COS’È LA SUPREMAZIA QUANTISTICA?



Il 23 ottobre 2019 sul blog della rivista “Nature.comGoogle dichiara di aver raggiungo la “supremazia quantistica” con un test effettuato su un processore quantistico di 53 qbit e di essere riuscito ad effettuare in 3 minuti e 20 secondi un calcolo estremamente complesso che il computer Ibm (tradizionale) più potente al mondo avrebbe impiegato 10.000 anni.


Ovviamente nessun computer potrebbe sfatare questa tesi, ma gli studi e le applicazioni sui computer quantistici sono da anni all’attenzione del mondo.


Il primo a parlare di Quantum Computing fu Paul Benioff, i primi anni 80’, con la macchina di Turing quantistica, che ha trovato maggiori studi negli anni a seguire con diversi accademici che hanno iniziato ad osservare l’applicazione della meccanica quantistica nel computing.


Ma negli ultimi anni l’attenzione delle principali aziende di settore, e non solo, si è moltiplicato puntando molto su questa tecnologia che potrebbe cambiare l’uso dei calcolatori.

Cosa differenzia il Quantum Computing dai computer tradizionali?

Nel computer classico l’informazione è rappresentata e gestita dal sistema binario, basato sul bit, 0 e 1, che trasmette segnali elettronici alternando i due codici, quindi generando solo operazioni in serie.


Mentre i computer quantici utilizzano il qbit (quantum bit) che, grazie alla sovrapposizione degli stati quantistici, può essere 0-1 contemporaneamente, potendo generare operazioni in parallelo e quindi molto più potenti e veloci.


I vantaggi sono:

  • la sovrapposizione di stati che permette direttamente di usare contemporaneamente 0 e 1 e di effettuare calcoli in parallelo.

  • Entanglement, con la possibilità che un qbit ne influenzi uno anche molto distante grazie al legame che li unisce, accelerando di molto il processo di calcolo.

  • Interferenza quantistica, grazie all’effetto della sovrapposizione degli stati che consente di controllare la misurazione dei qbit.


Con queste caratteristiche sarà possibile risolvere problemi molto complessi e costosi potendo attuare un’elaborazione contemporanea di più soluzioni a un singolo problema con una capacità di calcolo estremamente rapida.


Ma ad oggi le difficoltà riscontrate sono molte, alcune teoriche/scientifiche basate sull’utilizzo di questi computer e sulla loro reale supremazia sui tradizionali; alcuni studiosi ritengono che il miglior uso potrà derivare dalla fusione tra computer tradizionali, quantistici e intelligenza artificiale.

Infatti stanno studiano sistemi cloud da cui gestire software quantistici che tramite API offrano la possibilità ai computer classici di integrarsi e sfruttare le risorse necessarie.


Ma i problemi principali si riscontrano da un punto di vista ingegneristico in quanto i qbit sono estremamente fragili ed è difficile mantenere la qualità, a causa delle vibrazioni, variazioni di temperatura e onde elettromagnetiche.


Motivo per cui sono necessarie temperature molto basse e schermatura dalle radiazioni, che rendono difficoltoso e molto costoso lo sviluppo di questa tecnologia.


Molti sono i colossi in campo che stanno studiano e sviluppando il Quantum Computing anche con progetti open-source in cui chiunque può partecipare portando idee, studi e applicazioni.


Tra questi ci sono:

Google con il Quantum Artificial Intelligence Lab, Ibm con Ibm Q Network, Microsoft con il suo Quantum Development Kit, D-Wave Systems con il computer quantistico D-Wave two, Intel tramite Intel Labs, Samsung investendo nella startup americana IonQ, Amazon con il lancio del Braket.


Anche l’Europa e l’Italia stanno partecipando attivamente a moltissimi studi e sviluppi.


I principali campi di applicazione oggi di queste tecnologie investe l’Industria manifatturiera, con la riprogrammazione dei sistemi operativi quasi in tempo reale, il settore finanziario, con l’accelerazione del processo di costruzione dei portafogli, i trasporti, con riduzione degli imprevisti, in ambito chimico-farmaceutico, con la creazione di nuovi farmaci e in ambito medico.

Come possiamo facilmente immaginare il futuro è sempre più veloce…