Il computer quantistico di Google. Cos’è? Cosa ci aspetta per il futuro?

In questi giorni sentiamo parlare dalla stampa, con grande entusiasmo, del computer quantistico sviluppato da Google e delle sue incredibili potenzialità di calcolo. Ma, a conti fatti, di cosa stanno effettivamente parlando?

Cos’è un computer quantistico?

I computer quantistici 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.

Nei computer tradizionali, invece, l’informazione di base è rappresentata dai bit del sistema binario, ossia da uno zero o uno. 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, come nei computer che utilizziamo a casa o in ufficio), moltiplicando esponenzialmente potenza e velocità per calcoli estremamente complessi, riducendo i tempi di elaborazione di compiti che prima richiedevano anni e, con questa tecnologia, richiederanno solo alcuni minuti.

L’esperimento di Google

Sycamore è il nome del calcolatore da 54 qubit progettato da Google e testato fra Germania e Stati Uniti.

L’esperimento matematico e di informatica teorica, riportato sulla rivista scientifica “Nature“, svolto con questa macchina ha dimostrato che una sequenza di numeri casuali è realmente casuale, cosa impossibile in tempi ragionevoli per un camputer tradizionale.

Google ha chiesto al suo computer quantistico di svolgere un’operazione matematica altamente complessa, ma praticamente inutile, generando numeri a caso; impiegando poco più di 3 minuti anziché 10.000 anni, ossia 5.184.000.000 minuti! Non male, vero?

Non è (ancora) tutto oro quel che luccica…

Sembrerebbe che questo esperimento sia stato ingegnerizzato appositamente dagli esperti di Google per ottenere la tanto agognata “quantum supremacy” sulla concorrenza, in particolare su IBM, e che quindi il risultato non sia così straordinario come vorrebbero farci credere. Sicuramente però, a prescindere dalle “guerre” verbali e nozionistiche tra i colossi dell’informatica, questo esperimento è un grande passo in avanti che apre moltissime strade e applicazioni per il futuro.

Infatti gli scienziati da molti anni stanno studiando come gestire i quibit. Per sfruttarne le caratteristiche fisiche e quindi mantenere quella che è chiamata coerenza quantistica servono isolamento e temperature bassissime per non far collassare i quanti, quindi solo condizioni riproducibili in un laboratorio tecnologicamente avanzatissimo.

Inoltre le macchine quantistiche sono ancora di dimensioni e peso importanti, quindi non facilmente trasportabili nonché costosissime in termini di produzione e mantenimento.

Non esistono però ancora, ad oggi, soluzioni Cloud per sfruttare la potenza delle macchine quantistiche nella pratica. Ci vorranno ancora nove anni, secondo gli esperti, per poter concretamente utilizzarle per calcoli complessi in ambito scientifico.

In futuro, una simile potenza di calcolo potrà essere utilizzata, ad esempio, per la protezione dei dati grazie a tecniche di crittografia sempre più complesse e computazionalmente difficili da eseguire.

Un’altra possibile applicazione potrebbe essere quella per lo sviluppo di nuovi farmaci: ora i ricercatori devono valutare le combinazioni tra le diverse molecole per scovare quella con proprietà migliori ed effettive per una determinata malattia, tutto in tempi di calcolo estremamente elevati che, grazie alla tecnologia quantistica, possono essere dimezzati.
Allo stesso modo i ricercatori potrebbero analizzare le sequenze del DNA di qualsiasi essere vivente molto più rapidamente.

Le possibili applicazioni possono essere molteplici, dalla ricerca scientifica alla creazione di algoritmi di intelligenza artificiale molto più complessi di quelli attuali. Ci resta solo da attendere con pazienza che gli sviluppatori possano avere a disposizione una simile potenza di calcolo che, magari tra venti o trent’anni, potrà essere sfruttata dai dispositivi che abbiamo nelle nostre tasche tramite Cloud e immaginare tutte le meravigliose prospettive di una simile potenza di calcolo…

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