Cos’è il processore quantistico e come funziona?

Cos’è un processore quantistico e come funziona?  Per rispondere a questa domanda ci affidiamo al direttore del Centre for Integrated Quantum Science and Technology delle Universities of Ulm and Stuttgart Tommaso Calacro, che spiega come se nei processori tradizionali le informazioni vengono codificate tramite il passaggio di molte particelle, in quelli quantistici ogni singolo elettrone trasporta un’informazione aumentando di molto la potenza di calcolo.

Secondo la meccanica quantistica, inoltre, ogni particella è soggetta al principio di sovrapposizione e per questo riesce a trovarsi nello stesso momento in stati diversi. Tale principio permette di superare il binomio acceso-spento, veicolando un quantitativo nettamente maggiore di informazioni. Visto che una particella quantistica rappresenta vari stati, viene chiamata quantum bit o qubit. Essa ha facoltà di eseguire svariate operazioni simultaneamente.

Sempre a detta di Calacro, però, oggi non siamo ancora sufficientemente preparati per gestire al meglio un processore quantistico: per adesso riusciamo a svolgere soltanto delle procedure specifiche, ma siamo completamente sprovvisti di una corretta visione d’insieme. Non si tratta esclusivamente di questioni algoritmiche, ma anche di vero e proprio hardware. Quindi è necessario procedere con gli studi per sfruttare meglio le potenzialità di questi sistemi.

Per meglio comprendere quanto complicati essi siano, basti dire che è addirittura difficile stabilire se un PC è o non è quantistico. Per tale ragione gli studiosi continuano a eseguire simulazioni che permettano (nel corso del tempo) di capire quali siano le effettive capacità di un computer del genere. Spesso vengono fatte prove su pc tradizionali, come nel caso di Ibm, che sembra essersi spinta fino ai 56 qubit, sorpassando i 49 qubit di Google.

Naturalmente questi risultati sono in fase sperimentale, ma la complessità maggiore deriva dal fatto che ogni simulazione di qubit fatta nei classici computer impone una grandissima potenza di calcolo. Fino a poco tempo fa il record era nelle mani di Swiss Federal Institute of Technology, che era riuscito a eseguire una simulazione con 45 qubit. Da precisare che per ogni aumento di singolo qubit bisogna (in linea teorica) raddoppiare la memoria presente nel processore.

Questa una breve panoramica sul significato e sul funzionamento di un processore quantistico: un resoconto efficace, che permette di meglio comprendere il suo potenziale.