Computer quantistico (2)
- 1. COMPUTER QUANTISTICO PATRICK GUARNIERI 5D 2019-2020
- 2. COMPUTER QUANTISTICO E QUBIT: CHE COS’E? COME FUNZIONA? I quantum computer sono calcolatori che sfruttano le leggi della fisica e della meccanica quantistica, quella che studia le particelle subatomiche. La loro unità fondamentale è il bit quantistico o qubit, legato allo stato in cui si trova una particella o un atomo e le cui peculiarità permettono di svolgere i calcoli in modo molto più veloce. Infatti, mentre nel metodo computazionale classico ogni bit è rappresentato da zero o uno (sistema binario), nel computing quantistico il qubit può essere 0-1 o zero e uno contemporaneamente. Questo è possibile grazie alla sovrapposizione degli stati quantistici, che abilita i calcoli in parallelo (anziché uno alla volta), moltiplicando esponenzialmente potenza e velocità anche per calcoli estremamente complessi, riducendo i tempi di elaborazione da anni a minuti.
- 3. PECULIARITÀ E PROBLEMATICHE DEL QUANTUM COMPUTING • Lo stato subatomico crea anche delle problematiche che il quantum computing deve superare. La prima sfida è mantenere la qualità dei qubit, potenti ma delicati: perdono rapidamente le loro speciali qualità quantiche (in circa 100 microsecondi) a causa di fattori quali le vibrazioni e le fluttuazioni della temperatura dell’ambiente e le onde elettromagnetiche. Le particelle sono volatili e fragili, proprio perché cambiano stato, e potrebbero causare la perdita di dati e informazioni utili al processo di calcolo. • Per il funzionamento della tecnologia quantistica, inoltre, sono necessarie temperature molto basse vicino allo zero assoluto (circa -273° C). Per ottenerle finora il metodo più comune è ricorrere ai gas liquefatti (come l’isotopo elio-3), ma è un sistema molto costoso. Un team di ricercatori della TUM (Technical University of Munich) ha recentemente sviluppato un sistema di raffreddamento magnetico per temperature estremamente basse, adatto per l’elettronica quantistica, che evita il ricorso all’elio-3 ed è già commercializzato dalla startup Kiut.
- 4. • Questi mesi rappresentano una fase cruciale nella storia dello sviluppo dei computer quantistici. Appena pochi giorni prima del leak di Google, Ibm ha annunciato che a ottobre prossimo consentirà a ingegneri, fisici e informatici di accedere da remoto a un computer quantistico a 53 qubit, il più potente mai costruito dall’azienda e il maggiore mai messo a disposizione per uso esterno. La notizia è arrivata a coronamento di sforzi che vanno avanti da anni: nel 2017, come vi avevamo raccontato, gli scienziati di Ibm erano riusciti a simulare con successo un computer quantistico a 56 qubit all’interno di un processore tradizionale con 4.5 terabyte di memoria. • Dal canto suo, invece, Google ha a disposizione Sycamore, un computer a 54 qubit (uno dei quali sembra non funzionare come dovrebbe, e pertanto ne vengono utilizzati 53), e un altro sistema a 72 qubit, che al momento si è rivelato però troppo difficile da controllare. A CHE PUNTO SIAMO?
- 5. NON SOSTITUIRÀ I COMPUTER TRADIZIONALI PER ORA Attenzione: quanto detto finora, probabilmente, non vuol dire che nel prossimo futuro i processori classici andranno definitivamente in pensione. Per la maggior parte delle operazioni convenzionali saranno ancora l’opzione più efficiente ed economica: usare un computer quantistico per il rendering di un video o per abbattere i mostri di un videogioco sarebbe come sparare a una mosca con un cannone. Diverso è il caso di settori come la scienza dei materiali, o l’industria farmaceutica, o la fisica delle particelle: in questi scenari un processore quantistico potrebbe davvero cambiare completamente – e per sempre – le regole del gioco, rendendo possibili avanzamenti tecnologici di vastissima portata e difficili da prevedere a priori.
- 7. GRAZIE!