(foto: DKosig via Getty Images)

Da numerosi anni sentiamo parlare di computer quantistici e delle loro possibili applicazioni in diversi settori, dalla crittografia alla medicina, da previsioni finanziarie alla meteorologia. Attualmente esistono già da qualche tempo dei prototipi di computer quantistici, ma ancora a poche decine di qubit (o bit quantistici) le unità dell’informazione quantistica, che ancora non possono compiere ampie operazioni. Oggi però l’azienda informatica Ibm annuncia che entro il 2023 sarà disponibile un computer quantistico a più di mille qubit (precisamente 1.121), dove quello più potente attualmente ne ha 65. Il nuovo prodotto, chiamato Ibm Quantum Condor, è stato appena annunciato dall’azienda, che lo definisce “una pietra miliare” per lo sviluppo di computer quantistici.

I computer quantistici

Il computer classico è basato sui bit, dove il bit è l’unità di misura dell’informazione classica, ovvero la quantità minima di informazione che serve a distinguere due eventi equiprobabili (ed è una cifra binaria che può assumere può assumere valore 0 oppure 1). Nei computer quantistici ci sono invece i quantum bit o qubit che sono dispositivi quantistici che sono sottilissimi strati di metalli superconduttori raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto. Questi qubit possono assumere il valore di 0, di 1 e, grazie alle strane proprietà della meccanica quantistica (le stesse che portano al paradosso del gatto di Schrödinger), 0 e 1 allo stesso tempo (il sistema è in due stati contemporaneamente con diverse probabilità). Grazie a questa proprietà si potranno svolgere calcoli in parallelo riducendo i tempi di elaborazione di operazioni molto complesse da anni a minuti.

Dove siamo oggi

Il problema, però, è che è difficile mantenere stabile un sistema quantistico, dato che la più piccola perturbazione proveniente dall’esterno tende a interferire e dunque danneggiare il funzionamento del dispositivo. Per questo i ricercatori della Ibm, come racconta un articolo su Science, hanno sviluppato protocolli per ridurre questo errore e controllare sistemi a più qubit. Attualmente ci sono già dei modelli commerciali – utilizzati cioè non in ambito accademico ma anche dalle aziende per applicazioni tecnologiche – ma sono ancora molto ridotti e non riescono a svolgere calcoli complicati. Nel 2001 la Ibm lanciò il primo elaboratore quantistico a 7 qubit (una sola molecola con 7 spin nucleari). Oltre ai prototipi della Ibm ci sono quelli della D-Wave Systems: nel 2011 il D-Wave One a 128 qubit, il primo computer quantistico ad essere commercializzato. Nel maggio del 2013 Google e Nasa presentano poi il D-Wave Two, mentre nel 2016 la Ibm lancia l’elaboratore Ibm Quantum Experience, il primo computer quantistico in modalità cloud (a disposizione di tutti, via internet) con un processore a 5 qubit. E ancora, il processore appena rilasciato, Ibm Quantum Hummingbird è a 65 qubit. Attualmente ci sono più di 25 computer nel cloud a disposizione degli utenti.

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Il gruppo di Ibm Quantum all’opera per riuscire a controllare un ampio sistema quantistico per lungo tempo (foto: Connie Zhou per Ibm)

I prossimi passi verso i computer quantistici

Il prossimo anno la multinazionale supererà la soglia dei 100 qubit con Ibm Quantum Eagle a 127 qubit, mentre nel 2023 è previsto l’arrivo del processore a 1.121 qubit, con cui gli scienziati sarebbero in grado di mantenere una manciata di qubit e farli interagire fra loro, la base di partenza per la creazione di un computer quantistico a tutti gli effetti. Questi dispositivi potranno cambiare il mondo, a detta dei ricercatori Ibm. Le applicazioni ipotizzate spaziano in vari settori, dalla realizzazione di modelli economici alle reti neurali, dallo studio di farmaci personalizzati alle previsioni meteo a simulazioni di reazioni chimiche complesse fino a tante altre possibilità. E dopo il 2023 Ibm guarda oltre, dato che sta progettando un super frigorifero a elio liquido (o criostato) alto 3 metri e profondo quasi 2, in grado di mantenere un computer quantistico a 1 milione di qubit, ma ancora non sappiamo quando verrà costruito.

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