GIGANTI DELL’IT SONO GIÀ AL LAVORO
CON INVESTIMENTI DA MILIARDI DI DOLLARI.

COMPUTER QUANTISTICI:
PROSPETTIVE
DI FUTURO

POTENZIALITÀ DI CALCOLO IMPENSABILI.

NELL’ERA DEI BIG DATA
IL COMPUTER NON BASTA PIÙ

Nell’era dei Big Data i computer tradizionali hanno dimostrato i propri limiti in termini di potenza e di calcolo, evidenziando una sempre più pronunciata inadeguatezza a svolgere determinate mansioni.

Nel frattempo dai laboratori di ricerca escono i computer quantistici, che cominciano a essere impiegati in diversi settori. Giganti dell’informatica come Google, Intel, IBM e Microsoft (per citarne alcuni) investono ingenti risorse nello sviluppo delle tecnologie quantistiche.

L’Economist ha calcolato che nel 2015 la spesa per la ricerca nelle tecnologie quantistiche in tutto il pianeta ha superato la cifra di 1,5 miliardi di dollari.

E questi numeri non fanno altro che crescere. Nel 2016 l’Unione Europea ha annunciato un programma da 1 miliardo di euro per sviluppare le tecnologie quantistiche: giunto a completamento nel 2017, entrerà in fase operativa nel 2018

L’informatica quantistica permette  di fare un passo in più rispetto ai computer e ai server attuali, superando i limiti fisici e strutturali dei sistemi attualmente esistenti.

Le aspettative derivanti da questa nuova tecnologia sono importanti, pur nella difficoltà di prevedere le sue reali applicazioni informatiche. Tuttavia, in questa prima fase di studio diverse applicazioni sono state oggetto di sperimentazione. Per esempio l’ottimizzazione quantistica.

COS’È E A COSA SERVIRÀ
UN COMPUTER QUANTISTICO

In un computer tradizionale l’informazione è rappresentata dai bit, che possono essere in uno dei due stati: 0 o 1. In un computer quantistico, i quantum bit (o qubit) possono essere 0 e 1 allo stesso tempo o volendo può essere 0 e 1 in proporzioni variabili, per merito del principio di sovrapposizione dettato dalla fisica quantistica.

Seguendo questo principio, un qubit può essere pari a 0 o a 1, ma volendo anche 10% di 0 e 90% di 1. Questo significa che quando misuriamo il valore di un qubit abbiamo 10% di possibilità che sia 0 e 90% di possibilità che sia 1.

Per fare un esempio pratico, con 4 bit un computer tradizionale può elaborare 24 cioè 16 risultati diversi: 0000, 0001, 0010, 0011… Con un computer quantistico, i quattro qubit sono una sovrapposizione di tutti questi risultati.

Il vantaggio è che questi super computer sono in grado di elaborare simultaneamente tutti questi 16 risultati e rendendolo così esponenzialmente più rapido della sua controparte tradizionale.

ALCUNI ESEMPI CONCRETI

IBM e D-Wave Systems (quest’ultima è un’azienda canadese) tentano di monetizzare i loro costosi computer quantistici commercializzando servizi che vi sono legati. 

I ricercatori stanno sviluppando le prime applicazioni per i computer quantici: il 2000Q di D-Wave, per esempio, una macchina a 2000 qubit, o il computer a 5 qubit di IBM. I due sistemi sono basati su tecnologie differenti: il prodotto di IBM è più complesso e più avanzato in termini tecnologici, mentre il sistema di D-Wave è più pratico e permette una messa in opera del calcolo quantico più rapida.

I SERVIZI CLOUD CHE SFRUTTANO
LE RISORSE QUANTISTICHE

D-Wave Systems punta a proporre il proprio computer quantico attraverso servizi cloud, come peraltro già sta facendo IBM con il lancio sul mercato del suo programma Q, che consiste nel fornire servizi di calcolo quantistico a pagamento. Negli anni a venire il produttore americano ha previsto di sviluppare un computer quantistico di 50 qbit, proprio nell’ottica di alimentare il servizio cloud.

Il computer di IBM è destinato ad applicazioni in ambiti quali la scienza dei materiali e la dinamica quantica, e può interpretare degli algoritmi classici. Per esempio, è capace di utilizzare l’algoritmo di Grover, capace di sfruttare una banca dati non strutturata in maniera molto più rapida rispetto a computer convenzionali.

IBM intende anche estendere le competenze di Q alla modellizzazione finanziaria ed economica. Inoltre offre ai ricercatori universitari un servizio gratuito chiamato Quantum Experience che permette di effettuare dei test con il computer quantico 5qubit attraverso una piattaforma cloud pubblica. Questo servizio generato cifre di questo tipo: 40mila utilizzatori,  275mila esperimenti effettuali, 15 articoli scientifici scritti ricercatori esterni ad IBM.

COS’È L’OTTIMIZZAZIONE
COMPUTAZIONALE

L’ottimizzazione è una mansione computazionale centrale in numerose attività. I problemi che ne derivano sono difficili da risolvere con computer tradizionali, in quanto si rende necessaria l’analisi di un gran numero di soluzioni possibili.

È il caso, per esempio, dei problemi legati alla pianificazione della distribuzione per le aziende di logistica; oppure, relativi alla qualità dei risultati offerti dai motori di ricerca online e dei prodotti sponsorizzati su internet da imprese come Amazon o Facebook.
Gli algoritmi quantistici potranno migliorare notevolmente anche le diagnosi nel campo della medicina, e far progredire come mai prima d’ora l’intelligenza artificiale.

Come già accennato, gli ambiti di applicazione sono numerosi e ancora ben poco definiti; in ogni caso, a oggi possiamo citarne alcuni: ingegneria molecolare, nanotecnologie, intelligenza artificiale, scienza dei materiali, astronomia, finanza, logistica e non ultima la cybersicurezza.

AL LAVORO ANCHE NASA E GOOGLE

Anche la Nasa e Google stanno sperimentando la tecnologia quantistica,
principalmente per portare avanti ricerche sull’intelligenza artificiale e il machine-learning.

L’agenzia spaziale americana ha già utilizzato i computer quantici di D-Wave per missioni robotizzate nello spazio,
mentre «Big G» li ha utilizzati per le sue attività di ricerca nel trattamento delle immagini satellitari e il riconoscimento vocale.

SICUREZZA: I PROBLEMI DA AFFRONTARE

Il computer quantistico sarà un sistema tanto performante da rivelarsi persino dannoso
per la sicurezza dei nostri sistemi e delle nostre reti per come le conosciamo oggi

Date le sue straordinarie potenzialità, il calcolo quantistico è sufficientemente potente per permettere di decrittare qualsiasi informazione confidenziale. Attualmente il criptaggio dei dati sensibili è effettuato con l’aiuto di chiavi, la cui affidabilità si basa sulla difficoltà nel fattorizzarle.

I computer attuali impiegherebbero secoli prima di trovare una soluzione; per un computer quantistico il lavoro si riassumerebbe in qualche secondo.

ARRIVA L’INTERNET DEL FUTURO
Le reti quantistiche sono una delle maggiori
sfide della fisica moderna

Questa tecnologia sarà capace di infrangere tutta l’infrastruttura crittografica attuale, con effetto retroattivo a informazioni crittografate negli anni passati. Il giorno in cui il computer quantistico diventerà realtà, questo oceano di informazioni (private o segrete che siano) potrà essere letto come un libro aperto.

A tutto vantaggio di organizzazioni, agenzie segrete o governi poco affidabili.