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Computer quantistici: una rivoluzione (quasi) a portata di mano

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Pensando all’oggi, il titolo di questo articolo è decisamente un’iperbole. Ma siccome noi di Imprenditore.info guardiamo soprattutto al domani, nelle prossime righe capirete che la rivoluzione quantistica sta entrando nel vivo e nei prossimi anni potrebbe essere parte integrante della nostra società.

COSA SONO I COMPUTER QUANTISTICI

La grossa differenza che intercorre tra i computer tradizionali e quelli quantistici, è che i primi utilizzano il codice binario, mentre i secondi sfruttano le leggi della fisica e della meccanica quantistica per l’elaborazione dei dati. Senza entrare eccessivamente nel tecnico, vi basti pensare che un normale PC “parla” in bit tradizionali, che possono rappresentare solo uno stato binario di 0 o 1, mentre i computer quantistici usano i qubit, che possono trovarsi in entrambi gli stati contemporaneamente.

LE SCOPERTE DI IBM

Tra le big tech mondiali, un’azienda che spicca nel campo è decisamente IBM. La corporation statunitense nel 2022 ha ceduto, per la prima volta in 29 anni, il primo posto per numero di brevetti depositati negli USA, ma la perdita dello scettro è stata ampiamente compensata dai risultati ottenuti nel cloud computing, nell’intelligenza artificiale e nei computer quantistici.

L’ultimo capolavoro di casa IBM si chiama Osprey ed è il processore quantistico con il più grande numero di qubit mai realizzato, addirittura 433: tre volte più di Eagle, il suo predecessore, e otto volte più di Sycamore, il rivale marchiato Google. E non è finita qui: IBM ha annunciato l’ambizioso progetto di costruire un computer quantistico a 100 mila qubit entro il 2033! Per realizzarlo, ha siglato una partnership da 100 milioni di dollari con l’Università di Chicago e quella di Tokyo. L’approccio scelto dall’azienda è modulare: in pratica, collegherà più processori, ciascuno con 133 qubit di alta qualità, per formare un sistema quantistico su larga scala. Uno degli obiettivi dichiarati è rendere meno impattante per l’ambiente la produzione di fertilizzanti con il processo Haber-Bosch, necessario per la produzione di ammoniaca, che “costa” circa il 3% delle emissioni di anidride carbonica di origine antropica.  

Restando alla cronaca, IBM, in collaborazione con la Cleveland Clinic, ha anche inaugurato il primo computer quantistico dedicato alla ricerca medica. I primi utilizzi per cui è stato impiegato sono la selezione e l’ottimizzazione di farmaci mirati e proteine specifiche, ma è indubbio che il vero obiettivo del progetto sia quello di accelerare il progresso verso nuove cure e trattamenti.

IL RESTO DEL MONDO

In questa nuova “corsa all’oro”, il resto del mondo non è certo restato a guardare con le mani in mano. La scorsa settimana, alla Digital Assembly di Stoccolma, è andata in scena la prima dimostrazione della rete quantistica europea, che vede anche l’Italia tra gli Stati promotori. In totale saranno sei i Paesi che ospiteranno i computer quantistici – oltre all’Italia, troviamo Germania, Spagna, Francia, Polonia e Repubblica Ceca – e l’obiettivo è destinare le macchine principalmente alla ricerca, senza però trascurare il mondo delle start up e delle aziende.

Analogamente, anche la Cina nei giorni scorsi ha annunciato al mondo i risultati ottenuti da Jiuzhang, il computer quantistico costruito da un team guidato da Pan Jianwei, massimo esperto cinese del settore. Jiuzhang era già salito agli onori della cronaca nel 2020, quando aveva eseguito il campionamento del bosone gaussiano in 200 secondi, quando la stessa operazione su un supercomputer convenzionale avrebbe richiesto 2,5 miliardi di anni. Stando alle dichiarazioni del team cinese, il computer quantistico è anche in grado di elaborare attività relative all’intelligenza artificiale 180 milioni di volte più velocemente del più potente supercomputer attualmente esistente. Numeri talmente grandi per cui necessitiamo anche noi di un “cervello quantistico” per realizzarne la portata! Piccola nota di colore: secondo uno studio pubblicato lo scorso anno sul Journal of Physics Communications da un team di scienziati del Trinity College di Dublino, il nostro cervello funziona davvero in modo analogo ai computer quantistici!

Decisamente più controverso, invece, è stato, l’annuncio del governo iraniano sullo sviluppo del loro primo computer quantistico. Quello che con grandi fanfare è stato mostrato al mondo da Habibollah Sayyari, coordinatore dell’Esercito della Repubblica Islamica, altro non è che una scheda ARM disponibile su Amazon per poco più di 700 euro. Non è chiaro se la messinscena sia stata creata ad arte semplicemente per non mostrare l’effettiva e vera CPU quantistica, ma quel che è certo è che la presentazione è stata accolta sui social media e nel mondo accademico con una certa ilarità.

GLI IMPIEGHI NEL FUTURO

Lo abbiamo già accennato, ma è indubbiamente uno degli impieghi più importanti in assoluto. Lo sviluppo, ad esempio, di un nuovo farmaco segue il modello scientifico incentrato su ipotesi, sperimentazione, tentativi e, inevitabilmente, errori. Un processo che richiede enormi risorse sia economiche che, soprattutto, di tempo. Ecco, allora, che una tecnologia in grado di ricreare simulazioni accurate diventa un’autentica panacea per l’industria farmaceutica, e in generale per tutti i settori in cui la ricerca scientifica è il fulcro centrale.

L’altra grande forza della tecnologia è la sua efficacia nel ricreare modelli: c’è chi già pensa che i computer quantistici potranno diventare l’alleato numero uno nella lotta ai cambiamenti climatici, e sicuramente aiuteranno in tante previsioni, come quelle meteorologiche e, verosimilmente, anche quelle finanziarie.


E sarà inevitabile anche l’intersezione con l’intelligenza artificiale, raggiungendo sviluppi inimmaginabili in fatto di machine learning. Se già oggi siamo stupiti, in futuro potremmo non essere più in grado di distinguere il comportamento delle macchine da quello umano.  
Quel che è certo, è che diventeranno un caposaldo della cybersicurezza: gli attuali algoritmi sarebbero facilmente bypassati da un attacco eseguito da un computer quantistico, ma allo stesso tempo la crittografia quantistica potrebbe essere pressoché inespugnabile e offrire un livello di tutela attualmente impossibile da garantire.

CONCLUSIONI

La strada del progresso è tracciata, ma il percorso è ancora in salita. I qubit sono estremamente sensibili all’ambiente circostante e possono quindi cadere nella cosiddetta “decoerenza quantistica”. Inevitabilmente, anche un singolo errore durante il lungo processo di analisi dei dati può compromettere l’intera correttezza dei risultati, anche se un recentissimo studio della solita IBM pubblicato su Nature (CLICCA QUI) offre nuove speranze nel superamento di questo problema.

A prescindere dalle sfide tecniche, come la scalabilità e lo sviluppo di algoritmi dedicati, è indubbio che oggi l’ostacolo maggiore sia rappresentato dai costi, non solo costruttivi, ma anche di mantenimento. Sarà possibile decretarne il reale successo solamente quando i computer quantistici saranno effettivamente disponibili a una larga fetta di popolazione.

Fino ad allora, ci gusteremo da spettatori tutti i progressi di questa straordinaria tecnologia.     

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