IL quantum computing, in italiano semplicemente computer quantistico è,una tecnologia e scienza sperimentale che potrebbe permettere di creare macchine fondamentalmente diverse dai computer tradizionali, in grado di risolvere problemi impossibili anche per gli attuali supercomputer.

C’è una ragione se Google, IBM, Microsoft, Intel, la startup Rigetti e alcuni governi da tutto il mondo stanno pesantemente investendo in questa tecnologia; ma che cos’è nel pratico il quantum computing?

Ogni anno i nostri computer diventano sempre più potenti e da più di 10 li abbiamo in tasca e nelle nostre mani. Questo grazie alla miniaturizzazione dei circuiti elettronici. Secondo la famosa Legge di Moore la densità dei transistor su un microchip e quindi la velocità di calcolo raddoppia ogni 18 mesi. Ma c’è un limite: la miniaturizzazione si è fermata alle soglie della meccanica quantistica, è impossibile fisicamente aumentare la densità di transistor insieme alla riduzione delle dimensioni dei chip. C’è bisogno quindi di un modo del tutto nuovo di pensare e costruire computer.

Entra in gioco quindi la meccanica quantistica, vista come un’opportunità per quanto riguarda la potenza di calcolo. Anche se i computer attuali aiutano a raggiungere grandi obiettivi, non sono altro che calcolatori che usano una sequenza di bit per rappresentare due stati. Usano i bit come unità di informazione binaria, insomma le cifre 0 e 1 note non solo agli appassionati di Matrix, due stati: aperto e chiuso, un interruttore. I computer quantistici invece usano il cosiddetto qbit (quantum bit), elementi codificati allo stato quantistico in cui si trova una particella o un atomo. La potenza di calcolo cresce a dismisura, in maniera esponenziale, grazie all’’entanglement‘ e alla possibile sovrapposizione degli stati quantistici, il che amplia enormemente l’analisi delle informazioniIl computer quantistico non è assolutamente pensato per sostituire il classico computer, ma diventerà uno strumento utile a risolvere problemi estremamente complessi.

Tutto sta quindi nella differenza tra bit e qbit: immaginate una sfera. Un bit può essere presente su uno dei due poli della sfera, un qbit può esistere in ogni punto della sfera.

Un altro esempio pratico del funzionamento della computazione quantistica l’ha fornita Eric Ladizinsky, cofondatore della compagnia di quantum computing D-Wave, durante un TED Talk del 2014.

Immaginate di avere solo pochi minuti per trovare una “X” scritta in una pagina all’interno di un libro, in una enorme libreria che conta 50 milioni di volumi. Sarebbe impossibile, ma se si potesse essere in 50 milioni di realtà parallele in ognuna di queste si potrebbe guardare ogni pagina di un differente libro. In una di queste realtà sarebbe quindi sicuramente scovata la “X”.

Un classico computer risolve un problema in maniera sequenziale, un computer quantistico invece può risolvere molteplici problemi contemporaneamente. Questa è la velocità, o meglio, un modo tutto nuovo di pensare il calcolo che potrebbe rivoluzionare intere industrie.

Le sfide nel creare il primo vero computer quantistico sono estremamente complesse. Come disse il fisico Richard Feynman, Premio Nobel per la fisica nel 1965 per l’elaborazione dell’elettrodinamica quantistica: “Se pensi di capire la fisica quantistica, non capisci la fisica quantistica”.

Praticamente il computer quantistico ancora non esiste ma lindustria sta accelerando molto negli ultimi anni. IBM ad esempio ha annunciato di aver pronto un processore quantistico con 20 qbit (più sono meglio è), accessibile via cloud entro la fine del 2017, ma è stato realizzato anche un prototipo a 50 qbit, che sarà disponibile in futuro tramite il servizio on-demand IBM Q.

Le potenzialità sono quindi altissime per qualsiasi industria, dalla sicurezza alle predizioni sul clima, dallo sviluppo di nuovi farmaci all’invenzione di nuovi materiali.

L’ennesima tecnologia da fantascienza? No, dato che la pressione è alta per trovare un modo per rendere la potenza computazionale più efficiente: secondo uno studio di Semiconductor Industry Association non avremo più la capacità di alimentare tutte le macchine del mondo entro il 2040.

Predire come il quantum computing cambierà il mondo e il modo di fare business è difficile dato che si entra in un nuovo regno della fisica e soprattutto siamo nell’infanzia di questa tecnologia. Se si pensa a come erano i computer negli anni ’40 e ’50, praticamente occupavano intere stanze,  si ha l’idea del punto in cui è attualmente lo sviluppo di un computer quantistico, chiaramente con le dovute differenze. Sappiamo come è andata a finire, i nostri smartphone sono decisamente più potenti di quell’ammasso di ferraglia.

Questo non significa che tra 30 anni si avrà un computer quantistico in tasca, dato che per mantenerlo si usa la criogenia come sistema di raffreddamento, ma che questa potenza esponenziale di calcolo potrà vivere ed essere usata nel cloud.