Verso la fine degli anni ’50 un certo Walter Chiari, un comico che a quel tempo andava per la maggiore anche con Ava Gardner, si inventò la parola sarchiapone per movimentare i suoi monologhi e per indicare una cosa “sconosciuta” e che poteva essere oggetto di svariate interpretazioni.
Nell’accingermi a scrivere un articolo sul computer quantistico, personalmente preferisco Quantum Computer, mi è venuto in mente appunto il termine di sarchiapone perchè questa è più o meno la situazione attuale.
Per darvi un’idea della situazione cito il recente articolo sull’argomento di Stephen Shankland che ha descritto i Quantum computer come “difficili da capire, difficili da costruire, difficili da operare, difficili da programmare e, poichè operano solo a temperature vicine allo zero assoluto più fredde dello spazio interstellare, sarà molto difficile che ne avrete uno a disposizione nei prossimi anni sulle vostre ginocchia mentre siete in aereo o sul divano”.
Fatta questa premessa adesso arriva la parte più semplice: i computer quantici derivano la loro architettura concettuale dalla Teoria dei Quanti (originariamente “quanta” inteso come plurale latino di Quantum) definita da Max Planck che poi è stata completata con il principio di indeterminazione di Heisemberg che ha scardinato i principi della fisica classica introducendo l’evento probabilistico nella “certezza”della struttura dell’atomo che aveva caratterizzato tutto l’ottocento.
Per metterla sullo scherzo, ma mica tanto, ognuno di noi in ogni istante è il risultato di una evento probabilistico dei nostri atomi che ci porta ad essere quello che siamo e se date una testata ad uno spigolo della porta fate attenzione perchè è probabilisticamente duro ed ha una probabilità molto elevata che vi faccia un gran male.
In realtà la fisica quantistica opera in modo meraviglioso nell’estremamente piccolo ed è esattamente dove si colloca la tecnologia dei computer quantistici.
Come funziona un computer quantistico?
Un computer tradizionale si basa sulla rappresentazione dei dati che è ancora l’idea originaria della presenza di corrente in un circuito, che indicava un “bit” 1, o sull’assenza di corrente che significava un bit 0. Un sequenza di bit 0 e bit 1, raggruppata per convenzione in gruppi di 16 (esadecimale) denominata byte, dà oltre 65.000 combinazioni ampiamente sufficienti per rappresentare i numeri e i programmi, le lettere degli alfabeti più diffusi nel mondo, caratteri speciali, ecc. e quindi dati, testi, musica, foto, ecc. purchè digitali come si dice.
Un computer quantistico effettua i suoi calcoli sulla base della probabilità dello stato di un oggetto prima che sia misurato (stato denominato qubit). Questi stati sono le proprietà non definite di un oggetto quale lo spin di un elettrone o la polarizzazione di un protone e per farla più complicata, questi stati non avvengono in una posizione chiara ma in una “superposizione” un po’ come una moneta che ruota vorticosamente prima di fermarsi e per farla ancora più complicata queste superposizioni possono essere intrecciate con quelle di altri oggetti con l’effetto che il risultato finale sarà matematicamente correlato anche se non sappiamo cosa sarà.
Ma non è finita qui. Affinchè funzioni, un computer quantistico richiede il mantenere l’oggetto nella superposizione il più a lungo possibile per effettuare i calcoli perché è molto instabile e perde le sue caratteristiche quando viene a contatto con i materiali che “leggono” lo stato.
Infine, a causa di questa instabilità e della relativa novità del tutto, il computer quantistico commette errori ed è necessario investire ancora tempo per trovare il modo di renderlo più stabile e/o sviluppare un software che individui gli errori.
Meglio smetterla qui perché come programmare i computer quantistici è semplicemente un incubo anche se le grandi imprese stanno investendo da anni in questo settore e comincia la gara de “il mio è più …forte del tuo…”.
Il mito della velocità dei computer quantistici
Indubbiamente se tutto funziona a dovere hanno dimostrato di essere molto potenti ma dimentichiamoci che possano fare le fatture o semplicemente prenotarci un volo.
Microsoft sta portando, correttamente secondo me, la disponibilità di Computer quantistici nel proprio cloud AZURE per dare la possibilità di iniziare ad usarli con pochissimi investimenti iniziali.
Alcuni esperimenti pratici hanno mostrato grandi vantaggi nell’area delle simulazioni dei processi chimici, dell’ottimizzazione delle consegne su scala nazionale e soprattutto nella evoluzione del Machine Learning nel settore quantistico (QML).
Per chiudere una “chicca”. Uno dei problemi più intriganti della chimica consistite nel tentare di fissare nel terreno il disperatamente necessario azoto come fanno i microbi senza alcun problema da milioni di anni e senza necessità di alte temperature e pressioni, consumando il 5% del gas naturale del mondo come fa la chimica moderna. Ebbene si è stimato che un computer quantistico avrebbe bisogno di 30.000 (trentamila anni) per arrivare a simulare una soluzione, se non fa errori.