Ecco cos’è il Quantum Computer di cui si parla tanto sui mercati

Se vi siete stupiti di quanto le intelligenze artificiali hanno cambiato il mondo contemporaneo, sappiate che si sta profilando all’orizzonte qualcosa di ancora più potente. Ci riferiamo al quantum computer o al calcolo quantistico, per dirla all’italiana, divenuto d’attualità da quando Google ha presentato Willow, il suo chip quantistico di ultima generazione lo scorso 9 dicembre. Così come c’è stato un mondo prima e dopo i computer, ce ne sarà uno prima e dopo questa invenzione alla quale si sta lavorando da oltre quarant’anni. Da quando cioè il fisico Paul Benioff propose nel 1980 l'idea di un computer quantistico teorico, esplorando la possibilità di utilizzare i principi della meccanica quantistica per la computazione.Successivamente, nel 1981, il fisico Richard Feynman suggerì che i computer quantistici potessero simulare sistemi fisici in modi che i computer classici non potevano e introdusse il concetto di qubit, l'unità fondamentale dell'informazione nei computer quantistici. Ma è solo negli ultimi anni che si è tramutato in qualcosa di concreto. Nel 2019 Google ha infatti annunciato di aver raggiunto la "supremazia quantistica", eseguendo un calcolo in pochi minuti che avrebbe richiesto migliaia di anni a un supercomputer classico. Oggi, però, il settore è concentrato a raggiungere la cosiddetta "utilità quantistica", sviluppando sistemi stabili e applicazioni pratiche.

TRA SUPREMAZIA E UTILITÀ
I termini che abbiamo usato non sono casuali perché i concetti di "supremazia quantistica" e di “utilità quantistica” sono diversi. La prima rappresenta il traguardo in cui un computer quantistico dimostra di poter risolvere calcoli impossibili per i computer classici, ma spesso senza applicazioni pratiche immediate. L'utilità quantistica, invece, segna il punto di svolta in cui i computer quantistici offrono vantaggi tangibili in problemi reali come, ad esempio, la simulazione di molecole per farmaci. Con l'arrivo di questa nuova era tecnologica, dunque, potremmo assistere alla ridefinizione di interi settori come ad esempio chimica, finanza e logistica.

COME FUNZIONANO I COMPUTER QUANTISTICI?
Nei computer classici le informazioni vengono elaborate usando "bit", che possono essere solo 0 o 1, come una lampadina che può essere accesa o spenta. Ogni calcolo viene eseguito in sequenza: prima si completa un’operazione, poi si passa alla successiva. Questo processo è efficace ma diventa lento quando bisogna risolvere problemi molto complessi. I computer quantistici, invece, utilizzano i "qubit" (quantum bit), che non sono limitati a essere solo 0 o 1. Grazie a un fenomeno chiamato sovrapposizione, possono essere allo stesso tempo sia 0 che 1. Questo permette ai computer quantistici di affrontare più possibilità nello stesso momento. Questo "lavorare in parallelo" li rende straordinariamente potenti per certi tipi di calcoli, perché possono esplorare molte soluzioni contemporaneamente, sfruttando le leggi della meccanica quantistica.

INTRECCIATI E COERENTI
Un altro fenomeno straordinario che rende speciali i qubit è l’entanglement: quando questi sono ‘intrecciati’, lo stato di ognuno è legato a quello degli altri, indipendentemente dalla distanza. Ciò permette ai qubit di condividere informazioni in modo istantaneo. Questo approccio parallelo è una delle chiavi della loro potenza. Un’altra caratteristica è la coerenza. Durante i calcoli, i qubit esplorano tutte le possibili soluzioni a un problema, generando molti risultati. Alcuni di questi sono sbagliati o inutili ma, grazie alla coerenza, il sistema riesce a “cancellare” le opzioni meno probabili e a concentrarsi su quelle più corrette, restituendo il risultato più plausibile alla fine del calcolo. Tuttavia, i qubit sono estremamente sensibili. Anche piccoli cambiamenti, come una variazione di temperatura o una minima interferenza esterna, possono comprometterne la coerenza, causando errori. Per evitarlo, i qubit devono essere controllati con estrema precisione e spesso richiedono condizioni ambientali molto particolari.

OK, MA DI QUANTI NE ABBIAMO BISOGNO?
Abbiamo così capito che i qubit sono molto più potenti dei bit classici ma che la loro natura probabilistica li rende vulnerabili agli errori. Per avere calcoli affidabili, non basta solo avere qubit più stabili: è necessario averne molti. Si stima che per eseguire applicazioni commerciali su larga scala siano necessari milioni, se non miliardi, di qubit. Il che allontana il momento in cui  i computer quantistici diverranno di uso comune. Al momento, infatti, il record è di 1180 qubit, stabilito nell’ottobre 2023 dalla startup californiana Atom Computing, che ha più che raddoppiato il primato precedente di IBM, fissato a 433 qubit nel 2022. Il succitato Willow di Google, invece, di qubit ne ha solamente 105.

CHI LI COSTRUISCE?
La società canadese D-Wave Quantum è stata la prima a portare i computer quantistici sul mercato, iniziando a venderli nel 2011. Oltre a D-Wave, giganti tecnologici come IBM, Google, Amazon Web Services e numerose startup, hanno realizzato computer quantistici funzionanti. Microsoft sta facendo passi avanti nello sviluppo di supercomputer quantistici scalabili e pratici, mentre Intel ha introdotto un chip quantistico in silicio con qubit fino a un milione di volte più piccoli rispetto ad altri tipi di qubit. Alibaba, attraverso il suo Quantum Laboratory, sta investendo nel settore, con l'obiettivo di integrare la tecnologia quantistica nei suoi servizi cloud e rafforzare la sua posizione nell'innovazione tecnologica. Google, IBM e startup come Universal Quantum, PsiQuantum e Rigetti Computing stanno lavorando per realizzare un supercomputer quantistico utile entro la fine del decennio.

LA POSIZIONE DI NVIDIA
Nvidia, pur non producendo computer quantistici, è presente nell'ecosistema grazie alla sua piattaforma QODA (Quantum Optimized Device Architecture), che consente di integrare il calcolo quantistico con le GPU Nvidia. Nonostante ciò, Jensen Huang sta adottando un approccio prudente. Durante una recente conferenza con investitori, ha sottolineato che l'uso pratico dei computer quantistici è ancora distante: "Se dicessi 15 anni... probabilmente sarebbe un po' presto. Se dicessi 30, probabilmente sarebbe in ritardo. Ma se ne scegliessi 20, penso che un intero gruppo di noi lo riterrebbe plausibile". Le parole di Huang rispecchiano una strategia pragmatica: investire nel potenziale del quantistico senza farsi trascinare dall’eccessivo ottimismo. Oppure, come insegna la storia della volpe e dell’uva, Nvidia si sta dimostrando disinteressata verso un ambito nel quale non eccelle. Per un’azienda che deve le sue quotazioni all’essere l’avanguardia nella produzione di chip, non è un’opzione da trascurare.

GRANDI POTERI, GRANDI RESPONSABILITÀ
Il processore quantistico Willow di Google a novembre ha risolto in soli cinque minuti un problema che i computer tradizionali non potrebbero affrontare nemmeno in miliardi di anni. Ci sono però dei caveat. Il primo è che i computer quantistici non sono destinati a sostituire quelli tradizionali per compiti semplici o ripetitivi, come gestire grandi quantità di dati sequenziali. Per questi lavori, la tecnologia attuale resta la scelta migliore. E poi ci sono alcune preoccupazioni, la maggiore delle quali è la possibilità che i computer quantistici possano decifrare facilmente i sistemi di crittografia che proteggono oggi le nostre informazioni online. Si tratta di un timore così fondato che governi e aziende stanno investendo miliardi per aggiornare i loro sistemi e renderli resistenti agli attacchi delle future macchine quantistiche. Il che ci dice due cose: che la rivoluzione quantistica è più vicina di quanto pensiamo e che, quando si concretizzerà, nulla sarà come prima.

Contenuto a cura di Financialounge.com