Viviamo in un’epoca in cui la tecnologia sta accelerando a un ritmo quasi vertiginoso, e il quantum computing rappresenta una delle rivoluzioni più attese, non che sia però così nuova, affatto.

Intanto però una premessa: il 90% di tutto quello che viene definito quantico, quantistico, o che citi la quantistica è fuffa. Nulla che incida sul mondo tangibile, sul corpo umano o su cose più grandi di una molecola -in generale- vi ha a che fare e qualunque “santone” ne parli quasi certamente vi sta prendendo in giro o non sa di cosa sta parlando.

I computer quantistici, se non stanno provando a vendervene e uno, invece esistono. Anche se per ora non funzionano molto bene.

Per apprezzare a pieno questa tecnologia però, dobbiamo fare un passo indietro e osservare l’evoluzione del calcolo classico che ha dominato per oltre mezzo secolo e che ancora domina.

La Nascita del Computer Classico

Il computer classico, basato sull’architettura di von Neumann, ha rivoluzionato il mondo negli anni ’40 e ’50. A differenza dei calcoli manuali o meccanici, i computer elettronici permisero di eseguire operazioni complesse con velocità e precisione. La struttura base di un computer classico si fonda su bit, unità che possono essere nello stato di 0 o 1, rappresentando l’informazione binaria che è alla base di tutto ciò che i nostri dispositivi tecnologici eseguono oggi. È grazie a questa architettura che abbiamo visto nascere internet, intelligenza artificiale, e tutta l’innovazione digitale che ci circonda.

Se i computer classici ci hanno portato lontano, oggi ci troviamo di fronte a nuovi problemi. Problemi che richiedono potenze di calcolo esponenzialmente superiori, come la simulazione di sistemi biologici complessi, la modellazione di molecole per nuove terapie farmacologiche o la gestione di dati finanziari su scala globale. Qui entra in gioco il quantum computing.

Quantum Computing: I Primi Passi

Il concetto di quantum computing emerse già negli anni ’80, con Richard Feynman e David Deutsch, che ipotizzarono che i sistemi quantistici potessero essere utilizzati per simulare fenomeni fisici molto più efficientemente dei computer classici. La differenza fondamentale risiede nei qubit, le unità di base del quantum computing. Mentre i bit classici possono essere 0 o 1, i qubit possono esistere in una sovrapposizione di entrambi gli stati contemporaneamente, grazie alle leggi della meccanica quantistica. Tecnicamente anche più di due stati.

Ovviamente non mi metterò a scrivere un pippone che provi a spiegare come questo sia possibile, anche perché non ne sarei in grado, e voi smettereste di leggere prima della prima metà del primo capoverso. Se intanto siete arrivati fin qua, grazie. Apprezzo.

Bit vs Qubit: Una Differenza Fondamentale

Per capire meglio la rivoluzione che il quantum computing rappresenta, è utile spiegare in modo semplice la differenza tra bit e qubit. Un bit, come già accennato, è la più piccola unità di informazione in un computer classico e può avere solo due stati: 0 o 1. Ogni operazione eseguita da un computer tradizionale si basa su questa logica binaria, che per quanto potente, è limitata dalla sua linearità. Un algoritmo può fare un calcolo alla volta, e per quanto si possa dividere un programma in thread (pezzetti che girano in contemporanea) il numero di calcoli fattibili nello stesso istante resta limitato al numero di processori presenti nel computer.

Il qubit, invece, sfrutta i principi della meccanica quantistica per esistere in più stati contemporaneamente. Non è vincolato a 0 o 1, ma può essere una combinazione di entrambi o di altri valori, attraverso la sovrapposizione. Questo permette a un computer quantistico di esplorare più soluzioni a un problema nello stesso momento. Inoltre, i qubit possono essere entangled, cioè correlati in modo tale che lo stato di uno influisce istantaneamente sullo stato dell’altro, anche a distanza. Questa proprietà consente di eseguire calcoli complessi in modo molto più efficiente rispetto ai computer tradizionali e di avere un grande numero di input diversi elaborati nello stesso istante.

Come Questa Differenza Viene Utilizzata

La capacità dei qubit di essere in più stati contemporaneamente e di “entanglarsi” con altri qubit è alla base delle applicazioni pratiche del quantum computing. Ad esempio, nelle simulazioni molecolari, un computer quantistico può esaminare tutte le possibili configurazioni di una molecola simultaneamente, mentre un computer classico deve analizzarle una alla volta. Questo non solo riduce enormemente i tempi di calcolo, ma consente anche di ottenere risultati più accurati, con implicazioni dirette per la scoperta di nuovi farmaci e la progettazione di materiali avanzati con tempistiche incredibilmente più rapide e con un minor bisogno di test di laboratorio potenzialmente inconcludenti.

Le Sfide del Quantum Computing

Nonostante questi incredibili progressi, il quantum computing non è esente da problemi. Uno dei principali è il decadimento dei qubit, fenomeno che causa una perdita di coerenza quantistica, rendendo i calcoli meno affidabili. Tuttavia, nuovi sviluppi nella tecnologia stanno migliorando la stabilità dei qubit, avvicinandoci sempre di più a un sistema quantistico pienamente funzionale​.

Un problema che potrebbe aprirsi a quel punto, però, è quello della sicurezza degli attuali sistemi di cifratura, ad esempio quelli basati su numeri primi usati attualmente nei sistemi bancari. Queste cifratura si basano sul fatto che per scoprire il numero utilizzato servano un numero di tentativi che per in computer attuale si concluderebbero in centinaia o migliaia di anni. Un computer quantistico però potrebbe risolvere lo stesso problema in pochi secondi, tentando potenzialmente tutte le combinazioni nello stesso momento. Posto che un malfattori possa permettesi di costruirne uno ovviamente.

Un Salto Quantico Verso il Futuro

Guardando al futuro, il quantum computing non è solo una tecnologia da laboratorio, ma un qualcosa che potrebbe trasformare profondamente la nostra società, soprattutto abbinato alle intelligenze artificiali. Dalla risoluzione di problemi matematici complessi alla simulazione del nostro universo, il quantum computing rappresenta una delle più grandi sfide e opportunità del nostro tempo, anche se fa meno figo dell’IA e non ci gira attorno tutto quel marketing. Come per tutte le tecnologie rivoluzionarie, sarà interessante osservare come essa si svilupperà e quali nuovi orizzonti riuscirà ad aprire, ma non va demonizzata, non bisogna averne paura. Bisogna solo capirne le implicazioni e attendere quali sviluppi potrà portare.