Il computer quantistico arriva nel business. Ecco cos’è, come funziona e quali sono le prime applicazioni commerciali

Set 1st, 2021 | Di Redazione | Categoria: Prodotti e Servizi Innovativi


La svolta l’ha dettata Ibm quando ha presentato (al Consumer electronics show di Las Vegas 2019) il primo computer quantistico commerciale, l’Ibm Q System One. La potenza del quantum computing e della fisica subatomica è uscita dai laboratori per entrare nel mondo del business: il computer quantistico di Ibm, tramite il cloud, può essere impiegato dalle aziende per applicazioni commerciali che vanno dai modelli finanziari al farmaco personalizzato, dalle previsioni metereologiche alla crittografia.

In questa corsa al computer quantistico più potente Ibm deve vedersela con Google, che in California ha un Quantum Artificial Intelligence Lab dedicato alla ricerca e sviluppo quantistico. Il laboratorio unisce strettamente il lavoro di Big G sull’intelligenza artificiale e quello sul calcolo quantistico focalizzandosi sullo sviluppo di semiconduttori e algoritmi dedicati.

Il direttore John Martinis, uno dei massimi esperti di ricerca quantistica, ha aperto le danze dichiarando che il colosso californiano era vicino alla creazione del computer quantistico in grado di dimostrare la “quantum supremacy”, la superiorità del calcolatore quantistico sui supercomputer tradizionali. Così infatti è stato.

Ma sono tanti i centri di ricerca e le aziende che in tutto il mondo investono sullo sviluppo del quantum computing. L’Europa, con la “Quantum Flagship Initiative”, ha messo in campo 1 miliardo di euro in dieci anni a partire dal 2018.

Computer quantistico e i qubit: che cos’è e come funziona

I quantum computer sono calcolatori che sfruttano le leggi della fisica e della meccanica quantistica, quella che studia le particelle subatomiche. La loro unità fondamentale è il bit quantistico o qubit, legato allo stato in cui si trova una particella o un atomo e le cui peculiarità permettono di svolgere i calcoli in modo molto più veloce.

Infatti, mentre nel metodo computazionale classico ogni bit è rappresentato da zero o uno (sistema binario), nel computing quantistico il qubit può essere 0-1 o zero e uno contemporaneamente. 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.

Oltre alla sovrapposizione di stati i qubit hanno altre proprietà specifiche che derivano dalle leggi della fisica quantistica come l’entanglement, cioè la correlazione tra un qubit ed un altro, da cui deriva una forte accelerazione nel processo di calcolo.

Peculiarità e problematiche del computer quantistico

Lo stato subatomico crea anche delle problematiche che il quantum computing deve superare. La prima sfida è mantenere la qualità dei qubit, potenti ma delicati: perdono rapidamente le loro speciali qualità quantiche (in circa 100 microsecondi) a causa di fattori quali le vibrazioni e le fluttuazioni della temperatura dell’ambiente e le onde elettromagnetiche. Le particelle sono volatili e fragili, proprio perché cambiano stato, e potrebbero causare la perdita di dati e informazioni utili al processo di calcolo.

Per il funzionamento della tecnologia quantistica, inoltre, sono necessarie temperature molto basse vicino allo zero assoluto (circa -273° C). Per ottenerle finora il metodo più comune è ricorrere ai gas liquefatti (come l’isotopo elio-3), ma è un sistema molto costoso. Un team di ricercatori della TUM (Technical University of Munich) ha sviluppato un sistema di raffreddamento magnetico per temperature estremamente basse, adatto per l’elettronica quantistica, che evita il ricorso all’elio-3 ed è già commercializzato dalla startup Kiutra.

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