Il computer quantistico

Un computer quantistico è un tipo particolare di computer che sfrutta alcune proprietà peculiari della Meccanica Quantistica per ottenere una potenza di calcolo estremamente superiore a quella di un computer ordinario.

In particolare, i processori quantistici usano i cosiddetti qubit, che, a differenza dei bit con cui lavorano i processori tradizionali (che assumono il valore di 0 o 1 alternativamente), possono gestire e immagazzinare molte più informazioni. In sostanza, possono essere impostati su 0, 1 o, grazie alle proprietà della Meccanica Quantistica, qualsiasi combinazione di 0 e 1 al medesimo istante di tempo. La conseguenza strabiliante di questo è che è possibile svolgere moltissime operazioni contemporaneamente e, pertanto, diminuisce drasticamente i tempi di calcolo.

Funzionamento e vantaggi

Immaginiamo che tu voglia visitare dieci città una dopo l’altra in aereo, più velocemente ed economicamente possibile. Un computer normale calcolerà in 20-30 secondi l’itinerario migliore. Se il numero delle città però aumenta, anche di poco, i tempi di calcolo crescono in maniera clamorosa. Con venti città il computer avrà bisogno di 10mila ore, con trentacinque non basterebbe l’età stessa dell’Universo!

In realtà, un computer quantistico non è più veloce ma guarda i problemi in una maniera completamente diversa. Invece di affrontarli con dei calcoli in serie, nel nostro esempio provando in tutte le soluzioni di viaggio un volo dopo l’altro, può risolvere il problema nel suo insieme per ogni operazione.

Un computer classico è fatto di bit, dove ciascuno è come lampadina che può essere accesa o spenta, assumendo dei valori che per convenzione definiamo ‘0’ o ‘1’. In un computer quantistico ciascun qubit può essere allo stesso momento sia acceso che spento, sia a 0 che 1. Si tratta di un computer in grado di essere nello stesso momento in un grande numero di configurazioni diverse e tutte al lavoro contemporaneamente per risolvere il problema assegnato.

Questo a una sola condizione, mentre il computer prova contemporaneamente due percorsi diversi, non deve lasciare nessuna traccia; l’ambiente non deve accorgersene. Purtroppo, gestire tanti qubit contemporaneamente è al momento una sfida tecnologica estremamente complessa. Forse in futuro si potrebbero immaginare tanti computer quantistici fra loro connessi e comunicanti in qualche modo che utilizzarono singoli fotoni.

Un importante vantaggio dei computer quantistici rispetto a quelli classici è che con quest’ultimi bisogna capire bene tutto il problema prima di poterlo tradurre nel codice che lo simula e lo fa risolvere alla macchina. Nei computer quantistici, invece, non avremo più bisogno di avere tutto chiaro dall’inizio e sarà molto più facile fare scoperte, creare e inventare. Il computer creerà in un modo imprevedibile e questo sarà il principale vantaggio che avremo in futuro.

Invece, un ambito in cui potrebbe essere molto utile è nello sviluppo di farmaci. Un farmaco è composto da tanti atomi e bisogna trovare la giusta posizione affinché possano entrare in contatto con altri elementi, per esempio con una proteina. Questo è un problema senza soluzione, ma che un computer quantistico potrebbe risolvere in un modo completamente innovativo. Purtroppo, è ancora impossibile oggi.