Computer quantistici: le ultime novità

Nell'illustrazione sono rappresentate due memorie quantiche. Crediti: Quantop

C’è molta attesa e fermento tra scienziati ed esperti riguardo alle nuove scoperte condotte sulla fisica quantistica applicata al computer. Sentir parlare di computer quantico o quantistico non è una novità, ma proprio in questi giorni sembra si siano fatti passi avanti e che stiano aumentando le ricerche in tale direzione: il computer quantico sembra non voler aspettare il 2020, come le previsioni scientifiche e tecnologiche avevano preconizzato, per uscire allo scoperto. Forse basteranno cinque anni per iniziare a utilizzarne i primi elementi. Ma cos’è esattamente un computer quantico? Come potremo utilizzarlo? Sarà davvero così rivoluzionario in futuro e inciderà nelle nostre vite?

Vediamo cosa è più probabile che accada.

Cosa fanno, anzitutto, i computer quantici? La BBC News ha riportato che i computer quantici sono in grado di “sfruttare un fatto controintuitivo, ovvero che i protoni o gli atomi “intrappolati” possono esistere in molteplici stati o superposizioni al tempo stesso” e che “il computer quantico è in grado di eseguire un trucco speciale: può praticare calcoli su tutti gli stati sovrapposti al tempo stesso”. Una novità questa rispetto al tradizionale pc, che consente di operare su un solo livello.

La novità sembra essere che, durante le passate settimane, si è assistito a un duplice avanzamento negli studi del settore. Da un lato, un team di ricercatori è stato in grado di descrivere sulla rivista Nature il primo network completamente quantistico, nel quale i “qubits”, i bit quantici, hanno fatto da spola tra un laboratorio e l’altro. Dall’altra parte, un team che scrive su Science, ha detto che sono riusciti a “incastrare” due qubits, che rappresentano il nucleo più semplice di un computer quantico, all’interno di un semiconduttore, cosa che pare essere fondamentale per l’avanzamento delle ricerche ulteriori.

Scott Aaronson, esperto di teoria computazionale dell’Istituto di Tecnologia del Massachusetts, crede nella possibilità di costruire un computer quantico scalabile, cioè riportato su scala effettivamente impiegabile dall’uomo e variamente potenziabile, e ha scommesso 100mila dollari a chi dimostrerà il contrario. Aaronson, in realtà, pensa che nessuno sia in grado di vincere il premio, ma sarebbe comunque felice se dovesse accadere, perché la cosa porterebbe con sé un importante risultato dal punto di vista tecnologico .

In realtà le ricerche nel settore sono veramente ampie e complesse. Spesso i giornali hanno riportato esagerazioni circa gli avanzamenti fatti nel campo della tecnologia quantistica “Si è un po’ infastiditi dai continui articoli che riportano ogni piccolo avanzamento negli esperimenti condotti – riporta Scott Aaronson in un’intervista rilasciata a BBC News – i giornalisti presentano ogni cosa come se fossimo sul punto di realizzare un computer quantico, ma in realtà si tratta solo di piccoli passi in ciò che è uno sforzo di ricerca davvero vasto e complicato”.

Inoltre, anche le ricerche più ottimistiche dimostrano che il computer quantico non rappresenterà un rimpiazzamento totale dei computer così come li conosciamo ora. Le uniche applicazioni in cui il computer quantico sarà migliore rispetto a quello tradizionale sono relative alla cifratura dei dati, alla ricerca di informazioni nei database, alla creazione di utili simulazioni di sistemi che esistono in natura, in cui la meccanica quantistica ha un ruolo. “Un computer quantico può fare tutte le cose che può fare un computer classico e alcune di quelle cose le può fare ancora meglio, più velocemente, come fattorizzare enormi quantità” ha spiegato Martin Plenio, direttore dell’Istituto di Studi di Fisica Teorica all’Università di Ulm a BBC News “ ma per molte questioni non sarà assolutamente superiore. Non c’è assolutamente motivo di usare un computer quantico per lavorare in word, per esempio”.

Tuttavia è significativo osservare che una grande industria coma IBM si sia messa in gioco a tal proposito. Durante un incontro dell’American Physical Society, tenutosi a Boston nel mese di marzo, i ricercatori IBM si sono posti la domanda “si avrà un computer interamente quantico tra cinque anni?” No, ma ciò si saranno ottenuti alcuni elementi, per cui la gente avrà modo, a poco a poco, di usare alcune tecniche quantiche, le quali si potranno vedere in uso già tra cinque anni”. Una delle più grandi sfide che gli scienziati stanno portando avanti per capire l’uso del computer quantico, riguarda il controllo o la soppressione della “decoerenza” ovvero dell’insorgenza di errori nei calcoli causata dall’interferenza di fattori come il calore, la radiazione elettromagnetica o i difetti dei materiali. Per questo si sono impiegati anche materiali nuovi per gli esperimenti, come ad esempio il diamante. Un gruppo di ricercatori del Politecnico di Delft, nei Paesi Bassi, della Iowa State University e dell’Università della California a Santa Barbara, sono riusciti infatti a creare un embrione solido di computer quantico in un diamante, come descrivono in un articolo pubblicato su Nature.

Il professor Alan Woodward della University del Surrey si trova in netta minoranza pensando che il mercato dei consumi beneficerà ampiamente dai computer quantici. Aaronson sostiene che, più si andrà avanti nel tempio, più la gente desidererà provare a usarne uno. “è difficile per me dire perché tu dovresti volere un computer quantico per controllare la tua e-mail o per giocare a video games. Ma, francamente, la gente negli anni ’50 diceva ‘non capisco perché ognuno dovrebbe volere un pc a casa propria’, quindi probabilmente si tratta solo di immaginazione limitata, forse i videogiochi quantici saranno di gran moda tra cento anni!”.