Negli ultimi anni, molte grandi aziende tecnologiche si sono avventurate in un ambito noto come calcolo quantistico. Sebbene, in teoria, il calcolo quantistico esista ormai da tempo, nella pratica non ha ancora prodotto risultati di grande impatto. Quando un concetto è nuovo e inedito, è inevitabile che sorgano dei miti che si contrappongono alla realtà dei fatti.

Sebbene questo termine possa risultare nuovo a molti, gli scienziati avevano già gettato le basi del calcolo quantistico negli anni '30. Sulle pagine della rivista Nature, Google ha annunciato di aver compiuto una scoperta rivoluzionaria grazie al suo computer quantistico a 53 qubit, Sycamore. Tale dispositivo è in grado di eseguire calcoli complessi in soli 200 secondi, un'impresa che richiederebbe agli elaboratori classici la sbalorditiva cifra di 10.000 anni.

Prima di addentrarci nell'argomento e distinguere i fatti dai miti, esaminiamo la storia del calcolo quantistico. Inoltre, per comprenderlo appieno, è necessario definire innanzitutto: che cos'è il calcolo quantistico?

Storia dell'informatica quantistica

Il calcolo quantistico è considerato la base dei computer di prossima generazione. Tali sistemi si fondano sui principi fondamentali della meccanica quantistica.

I computer ordinari — o cosiddetti "classici" — che utilizziamo oggi fecero la loro prima comparsa negli anni '30, grazie a un matematico inglese di nome Alan Turing; questi, impegnato nella ricerca su concetti matematici, dimostrò che una macchina era in grado di eseguire qualsiasi tipo di calcolo matematico.

Cinquant'anni più tardi, alcuni ricercatori osservarono che Turing si era avvalso esclusivamente della fisica classica per risolvere le complessità matematiche legate al funzionamento dei computer. Essi fecero notare, tuttavia, che la fisica quantistica possedeva un potenziale di potenza immensamente superiore.

Laddove i computer normali — o classici — impiegherebbero anni per risolvere un'equazione matematica, i computer quantistici potrebbero farlo nel giro di pochi minuti.

I computer classici codificano le informazioni sotto forma di "bit", ovvero come valori 1 o 0 (acceso/spento, sì/no). Per contro, il calcolo quantistico codifica le informazioni sotto forma di "qubit": in questo caso, i bit assumono simultaneamente sia il valore 1 che il valore 0.

Di seguito vengono presentati alcuni dei miti che circondano il calcolo quantistico, corredati da argomentazioni valide volte a chiarire la realtà dei fatti.

Miti dell'informatica quantistica

1. Il calcolo quantistico segnerà la fine del calcolo tradizionale.
2. Il calcolo quantistico è in grado di eseguire codici di programmazione simili a quelli dei computer classici.
3. Il calcolo quantistico distruggerà la sicurezza informatica.
4. I computer quantistici potrebbero acquisire coscienza e trasformarsi in una "Mente Quantistica".
5. Il calcolo quantistico sarà disponibile in commercio tra 15 anni.
6. I computer quantistici saranno più efficaci nel modellare scenari del mondo reale.

Mito n. 1: L'informatica quantistica segnerà la fine dell'informatica tradizionale.

Fatto n. 1: I computer quantistici non spodesteranno l'informatica classica.

È naturale pensare che, con l'avvento di nuove tecnologie, quelle più datate finiscano automaticamente per perdere rilevanza. Di recente è trapelata la notizia secondo cui Google avrebbe raggiunto la "supremazia quantistica". Ciò ha indotto molti futurologi a prevedere che, nel giro di pochi anni, i computer quantistici avrebbero sostituito l'informatica classica.

Tuttavia, nella realtà dei fatti, il numero di compiti che Sycamore è in grado di svolgere è davvero esiguo. In sintesi, nella storia della matematica moderna non esistono ancora molte questioni complesse che richiedano l'impiego di un computer quantistico.

Mito n. 2: Il calcolo quantistico può eseguire codici di programmazione simili a quelli dei computer classici.

Fatto n. 2: No, il calcolo quantistico non può eseguire gli stessi programmi dei computer classici.

La ragione principale di ciò risiede nel fatto che il calcolo quantistico richiede set di algoritmi differenti per poter eseguire qualsiasi programma.

Scienziati e programmatori ritengono che, se il calcolo quantistico riuscisse a sviluppare i propri progetti partendo dalle fondamenta (con un approccio "bottom-up"), ciò rappresenterebbe per loro un sogno che diventa realtà. Il calcolo quantistico è in grado di risolvere esclusivamente i problemi concepiti specificamente per esso, ovvero quelli per i quali dispone dell'algoritmo necessario all'esecuzione dei calcoli. Tali sistemi vengono impiegati anche nell'ambito della sicurezza informatica, ad esempio nella crittografia.

Mito n. 3: Il calcolo quantistico distruggerà la sicurezza informatica.

Fatto n. 3: Il calcolo quantistico comprometterà la sicurezza di Internet solo in caso di attacco quantistico.

Al momento si tratta ancora di un mito, ma i ricercatori avvertono che in futuro la situazione potrebbe cambiare. Gli attuali algoritmi di crittografia a chiave pubblica (PKC) sono resistenti agli attacchi informatici sferrati da computer tradizionali.

Tuttavia, tra qualche anno, i computer quantistici saranno in grado di decifrare persino gli algoritmi PKC più robusti. Ciò espone a rischio l'intera nostra rete di comunicazione e i nostri dati.

Gli algoritmi di crittografia quantistica garantiscono un livello di sicurezza informatica potenziato, anche nell'eventualità di un attacco quantistico su larga scala. Tuttavia, ciò vale solo in teoria. In tale contesto, il potenziamento della sicurezza informatica tramite le macchine quantistiche rappresenta una delle applicazioni del calcolo quantistico.

Mito n. 4: I computer quantistici potrebbero acquisire coscienza e trasformarsi in una "Mente Quantistica".

Fatto n. 4: La Mente Quantistica, o coscienza, è solo un'ipotesi e non è stata dimostrata.

Abbiamo ancora molta strada da percorrere per comprendere appieno la meccanica e l'informatica quantistica, mentre il concetto di Mente Quantistica si configura come un'estensione dell'informatica quantistica stessa. Nessuna delle ipotesi riguardanti la mente quantistica è stata finora dimostrata. La mente quantistica rappresenta una delle possibili declinazioni dell'informatica quantistica; tuttavia, IBM ridimensiona le affermazioni di Google sulla "Supremazia Quantistica", sostenendo che quest'ultima abbia appena scalfito la superficie del problema, toccando solo la punta dell'iceberg.

Si prevede che l'Intelligenza Artificiale giungerà, prima o poi, ad acquisire coscienza. Tuttavia, recenti indiscrezioni hanno rivelato che Facebook avrebbe interrotto il suo progetto di robot basati sull'IA. In tale progetto, due robot comunicavano tra loro utilizzando un linguaggio sconosciuto agli esseri umani.

Esiste un divario enorme, in termini di complessità, tra un cervello umano e qualsiasi computer. Gli esseri umani sono da sempre in grado di progettare e creare; recentemente, anche l'IA ha dimostrato di possedere tale capacità. Ciò potrebbe suggerire che non sia impossibile per un computer sviluppare una propria mente o acquisire coscienza, sebbene tale possibilità rimanga, per ora, puramente teorica. La questione è ancora estremamente incerta.

Alcuni sostengono che la Mente Quantistica potrebbe rappresentare uno dei vantaggi dell'informatica quantistica; tuttavia, si tratta di un'ipotesi altamente discutibile.

Mito n. 5: Il calcolo quantistico sarà disponibile in commercio tra 15 anni.

Fatto n. 5: Sarà una sfida ardua, persino per il calcolo quantistico, sostituire interamente il calcolo classico.

Molti lo vanno sostenendo ormai da 15 anni, eppure non si è verificato alcun cambiamento drastico. Si tratta di uno dei miti più diffusi riguardanti il ​​calcolo quantistico puro. Il calcolo quantistico non è uno scherzo: affinché le elaborazioni vengano eseguite ad alta velocità, il calore generato è immenso. I computer quantistici vengono mantenuti a una temperatura di -23 gradi Celsius.

Tale scenario non risulterebbe fattibile, né ora né in futuro. Nella migliore delle ipotesi, il calcolo quantistico verrà impiegato per la ricerca, per la modellazione avanzata e per l'elaborazione massiva di dati all'interno dei data center.

È un dato di fatto che i computer stiano diversificandosi e che il futuro risieda nelle macchine ibride, dal momento che i computer classici rimangono potenti. Le macchine ibride rappresentano l'unica via per accrescere l'importanza del calcolo quantistico nel settore commerciale.

Mito n. 6: I computer quantistici saranno più efficaci nel modellare gli scenari del mondo reale.

Fatto n. 6: I computer quantistici non sono ancora stati programmati per modellare TUTTI gli scenari del mondo reale.

L'informatica classica non è riuscita a modellare gli scenari del mondo reale; ciò ha indotto le persone a riporre la speranza nei computer quantistici affinché svolgessero tale compito. Il punto cruciale risiede nell'algoritmo che deve essere impiegato. In una certa misura, i computer quantistici sono in grado di modellare gli scenari del mondo reale sfruttando la "sovrapposizione" dei qubit.

La realtà dell'informatica quantistica è che un computer quantistico da 300 qubit può prevedere i vari scenari finanziari per i prossimi due anni. L'intero mercato finanziario può essere modellato come un processo quantistico. È in questo contesto che entrano in gioco e assumono rilevanza le grandezze fondamentali per la finanza, quali le azioni e gli asset.

Finora, i modelli del mondo reale che i computer quantistici sono in grado di prevedere riguardano i settori finanziario, meteorologico e agricolo. Ciascuno di essi potrebbe essere utilizzato come programma software di modellazione, nell'ambito delle applicazioni dell'informatica quantistica.

Conclusione

Il calcolo quantistico è ben lungi dall'essere commercialmente disponibile. Per molti, rimane ancora una mera fantasia. Il confronto tra miti e realtà del calcolo quantistico suscita spesso dibattiti; tuttavia, un giorno, queste idee errate potrebbero trasformarsi in realtà rivoluzionarie.

Esso rappresenterà una realtà trasformativa in futuro, sebbene gran parte del suo potenziale impatto rimanga, per ora, prevalentemente teorico. È per questo motivo che ho redatto questo articolo di blog intitolato "Calcolo quantistico: miti e realtà". Il suo intento è contribuire a sfatare i miti che circondano il calcolo quantistico, contrapponendo ad essi i fatti concreti.

Nonostante la natura ancora ipotetica della materia e la lunga strada che resta da percorrere prima di raggiungere traguardi concreti, sia in termini di previsioni che di investimenti, Sundar Pichai — CEO di Google — ha paragonato i progressi compiuti dalla sua azienda al primo volo di 12 secondi dei fratelli Wright. Sebbene breve e rudimentale, quell'evento dimostrò ciò che era possibile realizzare. Oggi, nell'era del calcolo quantistico, ciò che è possibile realizzare è davvero impressionante.