Tecnologia

Computer quantistico: una realtà non più lontana

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“Misurate ciò che è misurabile e rendete misurabile ciò che non lo è”
Galileo Galilei.

È nella natura dell’uomo la ricerca costante di soluzioni razionali a problemi reali. Anche non riuscendo ad arrivarci direttamente, l’uomo sviluppa sistemi che possano aiutarlo a raggiungere queste soluzioni.

Molti dei nostri problemi sono stati risolti con l’invenzione dei calcolatori. Da quel momento in poi la tecnologia di questi strumenti si è evoluta molto rapidamente, tanto che Gordon Moore, nel 1965, formulò l’omonima legge secondo la quale la potenza di calcolo dei computer sarebbe dovuta progredire raddoppiando di anno in anno.

La potenza di calcolo raggiunta al giorno d’oggi è alquanto notevole: il computer più performante al mondo è il Summit dell’Oak Ridge National Laboratory (Stati Uniti) con una potenza di 150 petaFLOP (migliaia di volte più potente di un tipico PC). La logica di calcolo di questo Supercomputer è simile a quella dei nostri laptop, basata quindi sulla sequenzialità di calcolo (ovvero calcoli in sequenza, uno dopo l’altro) . Questa logica però, dinanzi a calcoli complessi, necessita di molto tempo per l’elaborazione di una soluzione potenzialmente corretta, motivo per cui la comunità scientifica, dinanzi a questi tempi maestosi, ha iniziato ad avere un primo approccio teorico al computer quantistico.

I dati sono costituiti da bit, i quali dispongono di soltanto due unità di informazione che rappresentano gli stati 0 e 1 (aperto/chiuso) di un interruttore: per elaborare grandi dati e svolgere operazioni fra essi, il Summit richiederebbe un tempo pari all’età del nostro universo. Un esempio è la rappresentazione di molecole e il relativo studio: per rappresentare la molecola dell’acqua (molecola con costituzione semplice: H2O) basterebbero pochi minuti, mentre per rappresentare la molecola della penicillina (molecola complessa la cui formula è C16H18N2NaO4S) servirebbe una quantità di dati pari a tutti gli atomi presenti nell’universo e tempi inimmaginabili di calcolo.

Il Computer Quantistico sfrutta invece la logica di calcolo parallelo (simile al funzionamento del nostro cervello) e l’elaborazione simultanea di quelli che vengono chiamati Qubit, ovvero unità di informazione quantistica che non sono rappresentati da 1 o 0, ma dallo stato quantistico (ovvero la rappresentazione matematica di uno stato fisico) in cui si trova una particella o un atomo, che può essere rappresentato contemporaneamente sia dal valore 1 sia dal valore 0.

Immaginiamo di dover esprimere la nostra posizione sulla Terra con i bit: riusciremmo soltanto ad esprimere la nostra posizione relativa all’equatore; con i Qubit invece riusciamo ad esprimere la nostra precisa posizione sul pianeta, essendo possessori diretti di una quantità maggiore di informazioni: ritornando all’esempio, avremmo le nostre coordinate precise.

Il Computer Quantistico è una realtà concreta: nel 2013 Google ha immesso nel mercato il “primo computer quantico pubblico e commerciale al mondo” ovvero D-Wave (attualmente utilizzato anche dalla Nasa) il quale non è un computer quantistico vero e proprio ma un “quantum annealer” ovvero un sistema non perfetto ma utile per risolvere problemi trovando la migliore soluzione fra tutte le soluzioni fattibili dove le variabili sono discrete (con una quantità finita di valori) .

La rilevanza di questa invenzione è pari alla scoperta dell’elettricità! Le applicazioni dei Computer Quantistici sono inimmaginabili ma non andranno certo a sostituire gli attuali calcolatori: il loro utilizzo può essere messo a disposizione nei vari campi di ricerca come ad esempio quello nella ricerca di vaccini e medicinali, lo studio di molecole e lo studio di nuovi materiali.

Fonti:
www.ai4business.it/intelligenza-artificiale/computer-quantistico/#Quantum_Computing_il_problema_da_cui_e_nata_la_necessita_di_un_nuovo_modello_fisico_della_computazione
people.unica.it/michelesaba/files/2012/04/relazione4.pdf

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