La velocità di calcolo dei nostri dispositivi nel corso degli ultimi anni è cresciuta in modo esponenziale e continua a farlo. Con l’aumento dei dati da processare diventa decisivo ottimizzare e migliorare questa capacità, per elaborare sempre più byte e farlo ancora più velocemente.

Al mondo esistono già i “computer super veloci” che raggiungono performance davvero notevoli, come il supercomputer Frontier del Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti che si è guadagnato il primo posto nella classifica TOP50 dei più veloci al mondo, con prestazioni da un trilione di calcoli in un secondo.

Ma sono le ricerche sui computer quantici che hanno aperto scenari nuovi e promettenti, dove la velocità del calcolo quantistico è la base di nuove scoperte nel settore sanitario, energetico, dei sistemi ambientali, dei materiali intelligenti e tanto altro ancora.

Ma che differenza c’è tra un normale computer e uno quantistico?
Un computer quantistico sfrutta la sovrapposizione dei qubit.

Il qubit è l’unità di informazioni fondamentale del calcolo quantistico.

Un bit binario classico può rappresentare solo un singolo valore binario, ad esempio 0 o 1, ovvero può trovarsi solo in uno di due stati possibili.

Un qubit tuttavia può rappresentare uno 0, un 1 o qualsiasi proporzione di 0 e 1 nella sovrapposizione di entrambi gli stati, con una determinata probabilità che si tratti di uno 0 e una determinata probabilità che si tratti di un 1. Questa rivoluzione rispetto al byte tradizionale rappresenta una nuova frontiera per calcolo ed estrazione di informazioni dal big data.

Perché i computer quantistici sono più veloci? 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.

Qual è il computer quantistico più veloce fino ad oggi?
Lo scorso autunno IBM ha presentato Osprey, ad ora il computer quantistico più potente in assoluto: dotato di 433 qubit, supera così il suo predecessore Eagle di ben tre volte e Sycamore, il computer di Google che sembrava aver raggiunto l’ormai celebre supremazia quantistica, 53 qubit.

Sfortunatamente le condizioni ideali per far funzionare un computer quantico sono ancora complicate e proibitive, considerando che sono necessarie temperature molto basse vicino allo zero assoluto (circa -273° C)

Un ultimo elemento di riflessione riguarda le potenziali applicazioni che il calcolo quantistico apporterà all’intelligenza artificiale e alle tecniche del machine learning. Si tratta per ora solo di uno scenario ipotetico e non è possibile fare previsioni ma qualora fosse effettivamente possibile accelerare l’apprendimento in una rete neurale, o migliorare i sistemi di apprendimento statistico, le applicazioni sarebbero enormi con ripercussioni in tutti i settori, come oggi accade per l’intelligenza artificiale classica.

Testi: Filippo Andreacchio

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