Il computer quantistico: come funziona e come sarà fatto

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

I computer quantistici funzionano (o funzioneranno?) sfruttando una particolare caratteristica della meccanica quantistica: il quantum superposition. Ovvero il fatto che un oggetto può essere in due luoghi diversi nello stesso momento. Ovviamente si sta parlando di atomi e molecole non di oggetti veri e propri.
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.

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