Il fisico teorico Pasquale Calabrese, docente alla Sissa di Trieste, di recente ha partecipato a Bruxelles all’ultima Solvay Conference on Physics, un appuntamento prestigioso in cui sono intervenuti su invito solo 50 studiosi da tutto il mondo, tra cui 4 Premi Nobel. Calabrese parla delle prospettive future per quanto riguarda i computer quantistici.
I primi computer quantistici, NISQ (Noisy intermediate-scale quantum), gia’ esistono e li stanno sviluppando alcuni dei principali player dell’industria ICT a livello mondiale, ma “si tratta di computer con un centinaio di qubit ancora troppo rumorosi, cioe’ fanno ancora ‘troppi errori’ per potersi fidare del risultato“. Tuttavia, “l’era NISQ finira’ quando avremo un oggetto con circa 10mila qubit e con una sufficiente correzione automatica degli errori”. Dunque per avere dei computer quantistici, “secondo i piu’ ottimisti basteranno dieci anni, piu’ cautamente direi che i piu’ giovani di noi vedranno un computer quantistico in opera”, ha detto Calabrese.
“Il tema della conferenza Solvay – spiega Calabrese – era ‘La fisica dell’informazione quantistica’, un soggetto che ha applicazioni in diversissimi campi della scienza dall’informazione nei buchi neri ai futuri computer quantistici, passando ovviamente attraverso i sistemi quantistici standard quali dispositivi a stato solido e gas ultrafreddi”.
Tra i campi di applicazione dei futuri computer quantistici, c’e’ la crittografia. “La moderna crittografia fonda su chiavi di codifica basata sul prodotto di numeri primi molto grandi che un computer normale non riesce a fattorizzare e quindi ad hackerare la chiave – spiega Calabrese – e uno dei principali algoritmi della computazione quantistica e’ l’algoritmo di Shor per la scomposizione in fattori primi che e’ molto piu’ ‘efficace e veloce’ di quanto potrebbe un algoritmo classico. Un computer quantistico potrebbe hackerare qualunque comunicazione classica, ma fortunatamente – continua lo scienziato – le universita’ hanno gia’ sviluppato la crittografia quantistica che non puo’ essere hackerata”.
Lo sviluppo del computer quantistico potrebbe, inoltre, avere una grande applicazione nell’analisi data. “Uno dei problemi piu’ difficili nell’analisi data – sottolinea il fisico – e’ la ricerca di un dato specifico in un insieme non-ordinato. Pensate di trovare un parola in un vocabolario senza alcun ordine, non alfabetico o altro. Ma un altro famoso algoritmo quantistico, noto come algoritmo di Grover, mostra che tale processo e’ molto piu’ veloce in un eventuale computer quantistico”. Le applicazioni sono innumerevoli anche nei campi della biologia, della chimica, delle scienze farmaceutiche. “Le leggi che dettano il comportamento microscopico degli oggetti, siano esse proteine, chip o particelle elementari – evidenzia Calabrese – sono sempre quelle della meccanica quantistica. Un computer quantistico ha la meccanica quantistica intrinseca nel suo funzionamento e quindi puo’ simulare tutti questi oggetti in maniera infinitamente piu’ efficace di un computer normale“. Impegnato attualmente nella ricerca di base, Calabrese si sta occupando di “entanglement quantistico, un fenomeno strano e complicato, ma che e’ alla base del funzionamento di tutti i dispositivi quantistici di cui abbiamo parlato”. “Se gli algoritmi di cui sopra sono piu’ efficaci – conclude lo scienziato – e’ solo grazie a questo fenomeno, per cui il famoso gatto di Schordinger non e’ ne’ morto, ne’ vivo”.
