Cos’è un computer quantistico e perché rivoluzionerà il mondo

Il mondo dell'elettronica computazionale sta per vivere una seconda giovinezza. E lo sta per fare con i computer quantistici: una nuova tecnologia discussa (teoricamente) da tempo e che sta dando i suoi primi risultati solo ultimamente, anche grazie ad un traguardo molto importante raggiunto da Google. Un vero e proprio un primato tecnologico storico, mai riuscito a nessun calcolatore: secondo un documento pubblicato (e rimosso) sul sito della NASA, il colosso di Mountain View avrebbe raggiunto la cosiddetta supremazia quantistica, riuscendo ad eseguire in 3 minuti e 20 secondi, dei calcoli che un super-computer tradizionale avrebbe risolto in diecimila anni.

Cos'è un computer quantistico

Di computer quantistici se ne parla ormai da anni. Google, Microsoft, Inte, IBM e molte altre aziende sono da tempo a lavoro sulla realizzazione di questi particolari calcolatori elettronici, basati su architetture del tutto diverse rispetto a quelle utilizzate nei computer classici che, ricordiamolo, si basano su sistemi a bit, guidati da logiche booleane che regolamentano i calcoli con funzioni algebriche a due strati: falso o vero, no o si, oppure più semplicemente 0 e 1.

I computer quantistici si basano invece sui cosiddetti bit quantici, comunemente chiamati qubit, che hanno la capacità di assumere un valore qualsiasi tra 0 e 1, grazie alla loro caratteristica fondamentale: la sovrapposizione coerente di stati che, in soldoni, permette ad ogni qubit di assumere più valori contemporaneamente. Insomma, i computer quantistici potrebbero rappresentare il futuro dei calcolatori elettronici e sarebbero in grado di risolvere più velocemente dei calcoli che con le architetture dei computer tradizionali sarebbero stati eseguiti in lassi di tempo sensibilmente maggiori.

Per farsi un'idea del funzionamento di questa architettura, basterebbe immaginare di effettuare una ricerca sul proprio smartphone, magari di una foto collegata ad una chiave indicizzata. Supponiamo di voler cercare le foto scattate ad un cane, presenti nella galleria fotografica. Gli attuali sistemi di AI, presenti ormai nella stragrande maggioranza degli smartphone, riescono a riconoscere ed etichettare le immagini memorizzate, creando una sorta di elenco (elenco di indicizzazione) nel quale è presente una correlazione tra la chiave di identificazione (o di ricerca) e le immagini. E bene, quando si esegue una ricerca utilizzando, per esempio, la chiave "cane", il sistema controlla singolarmente ogni voce descrittiva presente nell'elenco delle immagini memorizzate sul dispositivo (o sul cloud), per poi visualizzare i risultati della ricerca in tempi non proprio immediati. Se si effettuasse la stessa ricerca utilizzando un'architettura quantistica, il sistema sarebbe in grado di analizzare contemporaneamente e immediatamente tutto l'elenco di indicizzazione, sovrapponendo le richieste di analisi dell'indice (effettuato cioè una sovrapposizione coerente di stati) e dando un risultato immediato. Ma questo è, chiaramente, solo un esempio piuttosto banale per capire la differenza tra le due architetture.

La supremazia quantistica è stata raggiunta (e cos'è)?

Semmai dovesse risultare veritiero, l'annuncio pubblicato sul sito della NASA a firma di un team di ricerca di Google, poi – stranamente – rimosso, sarebbe da considerarsi come un vero e proprio punto di svolta nel mondo dei calcolatori elettronici perché, fino ad oggi, i ricercatori non sono mai riusciti a dimostrare alcun tipo di accelerazione quantistica e sono sempre stati frenati da una serie di difficolta piuttosto complesse legate al tempo di coerenza dei calcoli in qubit, ossia la difficoltà di mantenere il comportamento quantico dei qubit per un periodo di tempo utile ad un utilizzo concreto del calcolatore.

Ed è per questo che il risultato pubblicato e rimosso dalla NASA, sarebbe un vero e proprio primato mondiale, e rappresenterebbe un punto di svolta di eccezionale importanza, che verrebbe ricordato nella storia dell'umanità: sarebbe la prima volta che si è raggiunta la supremazia quantistica.

Ma che vuol dire supremazia quantistica? Con questo termine si intende la capacità di un computer quantistico nel risolvere calcoli dei quali un super-computer tradizionale (basato su logiche booleane a 2 livelli) non potrebbe risolvere in un periodo di tempo ragionevole. In soldoni, in questo modo Google avrebbe (finalmente) dimostrato che un computer quantico potrebbe essere superiore ad uno tradizionale.

“Per quanto ne sappiamo, questo esperimento segna il primo calcolo che può essere eseguito solo su un processore quantico“, avrebbero scritto i ricercatori di Google nella nota stampa poi rimossa dal sito della NASA.

Ad oggi non si hanno ancora notizie dettagliate circa il calcolo eseguito dal computer di Google. Ma, secondo quanto riporta il Financial Times, a cui va il merito di aver "captato" in tempo lecito la notizia dal sito della NASA, l'esperimento sarebbe uscito utilizzando un processore da 53 qubit (con nome in codice Syncamore) che farebbe parte di un progetto del tutto indipendente a quello chiamato Bristlecone, con il quale il colosso di Mountain View sta da tempo cercando di raggiungere la supremazia quantistica utilizzando un dispositivo realizzato a 72 qubit.