Quantum computing: applicazioni possibili
Con quantum computing si intende un nuovo modo di manipolare ed elaborare le informazioni, sostituendo i tradizionali bit degli attuali computer con i qubit. Questi ultimi sono unità di informazione basate sui quanti, le particelle subatomiche che vantano peculiari proprietà.
La realizzazione di calcolatori incentrati sulla fisica quantistica è cominciata da qualche anno e i primi prototipi hanno già visto la luce, ma vi sono ancora diversi ostacoli da superare. Le possibili applicazioni sono tuttavia molto interessanti e potrebbero spianare la strada verso un nuovo modo di concepire il calcolo computazionale.
Come funziona il quantum computing
La fisica quantistica è una scienza relativamente giovane, che si occupa dello studio delle particelle subatomiche (i quanti). Esse sono molto particolari, poiché non sottostanno alle leggi della fisica tradizionale e godono di proprietà uniche, quali la sovrapposizione di stati, l’entanglement e l’interferenza quantistica.
Da qui nasce il concetto di quantum computing (o calcolo computazionale quantico) che, invece di sfruttare i due stati “0” e “1” del classico bit, impiega la complessità degli stati quantici per velocizzare la risoluzione degli algoritmi.
Alcuni ricercatori hanno ipotizzato che con lo sfruttamento di queste caratteristiche sarebbe possibile realizzare calcoli più rapidi, permettendo l’elaborazione delle informazioni a velocità fino ad ora inimmaginabili.
Con una tale potenza di calcolo sarebbe possibile risolvere anche alcuni problemi, che in gergo tecnico vengono definiti “classi di complessità”: cioè quel tipo di problemi che con i sistemi attuali non possono essere risolti, a causa dell’enorme impiego di risorse necessarie (sia in termini di tempo e denaro che in termini ingegneristici).
L’evoluzione del quantum computing fino a oggi
I primi a teorizzare le possibili applicazioni dei quanti nel calcolo computazionale furono Yuri Manin, Richard Feynman e David Deutsch fra gli anni ’70 e ’80. Si passò poi alla stesura di alcuni algoritmi sul quantum computing sviluppati negli anni ’90 da Peter Shor (con il suo algoritmo per la crittoanalisi) e Lov Grover per le applicazioni sui database.
L’inizio degli anni 2000 è stato tuttavia più interessante per il calcolo computazionale quantistico, grazie alla nascita dei primi prototipi funzionanti. Oggi diverse società dell’information technology stanno infatti investendo cospicue risorse nello sviluppo e nel miglioramento di sistemi quantici, che (però) continuano a presentare non pochi grattacapi da risolvere.
Attualmente non vi è ancora una vera e propria supremazia dei qubit sui bit tradizionali in termini di efficienza, data la natura capricciosa delle particelle subatomiche. Se a questo si uniscono la complessità costruttiva dei computer quantici e la necessità di farli lavorare tassativamente a temperature prossime allo zero, si intuisce che la strada da percorrere è ancora lunga.
Le applicazioni del calcolo computazionale quantistico
Quando tutti i problemi che affliggono il quantum computing verranno finalmente risolti, si potrà cominciare a eseguire calcoli sempre più complessi e a gestire le informazioni in maniera rivoluzionaria. Le applicazioni teoriche possibili saranno innumerevoli e copriranno quasi ogni settore.
Nel breve termine i ricercatori si focalizzeranno sulla risoluzione di problemi che richiedono l’impiego di pochi qubit, come ad esempio le simulazioni in ambito scientifico. Si parla di applicazioni in campo chimico-biologico e farmaceutico, fino ad arrivare all’analisi dei fertilizzanti e allo sviluppo di sistemi in grado di immagazzinare l’energia.
Con un’evoluzione tecnologica sempre più complessa, nel medio periodo si passerà alle applicazioni finanziarie e all’analisi dei big data per le aziende. Si potranno addirittura creare nuovi sistemi di crittografia, che garantiranno una sicurezza totale nelle transazioni finanziarie e nelle comunicazioni (soprattutto in campo militare).
I più lungimiranti sognano poi che, nel lungo termine, si potranno creare intelligenze artificiali basate sul quantum computing e in grado di velocizzare i tempi di apprendimento delle reti neurali. Questo porterebbe a una nuova generazione di IA dal potenziale praticamente infinito.
