Computer quantistico : la spiegazione di cosa davvero è in grado di fare

Una spiegazione del funzionamento del computer quantistico, realizzata con le opinioni degli esperti: come funziona, i vantaggi, cosa è in grado di fare

Una spiegazione del funzionamento del computer quantistico, realizzata con le opinioni degli esperti: come funziona, i vantaggi che offre, cosa è in grado di fare.

Un computer quantistico promette di risolvere problemi che sarebbero impossibili con macchine convenzionali. Qui abbiamo raccolto le opinioni degli esperti che spiegano esattamente a cosa serviranno i computer quantistici e se sostituiranno i quelli convenzionali.

Computer quantistico i vantaggi

I benefici, però, sono ancora teorici al momento, con computer quantistici privi di un numero sufficiente di unità di elaborazione, noti come qubit, e sufficiente stabilità per eseguire lavori utili, i vantaggi rimangono sulla carta.

Varie aziende stanno facendo di tutto per costruire computer quantistici, raffreddando i dispositivi fino a pochi micro-kelvin sopra lo zero assoluto. La sfida è ancora nel vivo e IBM, al momento, dispone di un prototipo da 50 qubit e Google uno da 72 qubit, ognuno dei quali ha una serie di pecche e ostacoli da superare per poter diventare, col tempo, realmente utile.

Ecco alcune opinioni diffuse tra gli esperti su ciò che un computer quantistico sarà o non sarà in grado di fare e le sfide che ancora dobbiamo affrontare .

1. Il computer quantistico non sostituirà i computer classici

“I computer quantistici non saranno mai in grado di eseguire il tipo di logica if/then/else con cui abbiamo familiarità con i nostri tradizionali computer con architettura Von Neumann, in cui procedono sequenzialmente andando da un passo all’altro”, afferma Andy Stanford Clark, CTO di IBM per il Regno Unito e Irlanda.

2. I computer quantistici eccellono in problemi di ottimizzazione

“I computer quantistici sono davvero bravi a risolvere quei problemi in cui si hanno un numero esponenziale di permutazioni da provare”, afferma Stanford Clark.

“Se, ad esempio, stai ottimizzando le lunghezze delle rotte dei velivoli o ottimizzando il layout dei pezzi di ricambio per una rete ferroviaria, qualcosa in cui ci sono 2n possibilità e devi provarle tutte per trovare la soluzione ottimale”.

“Se avessi un problema a 2100, che sarebbe praticamente impossibile da risolvere con un computer tradizionale, con un computer quantico a 100-qubit, potresti risolverlo in un’unica operazione.”

Stefan Filipp, technical leader per la superconduzione qubit per il calcolo quantistico presso IBM, ha dichiarato: “conosciamo alcuni algoritmi in cui possiamo ottenere una crescita esponenziale. Ad esempio, questioni di chimica quantistica o scienze dei materiali, in cui si calcolano le proprietà delle molecole, queste sono sicuramente cose in cui il computer quantistico potrà essere d’aiuto”.

3. Il computer quantistico aumenterà il numero dei computer classici

“Non vedremo la gente buttare via tutti i loro computer classici e sostituirli con computer quantistici”, afferma Stanford Clark.

“Vedremo una situazione in cui, nello stesso modo in cui si ha un co-processore matematico e una GPU sul computer classico, si avrà un co-processore quantistico in ausilio del computer classico”.

“Quando si arriverà ad un punto in cui bisognerà risolvere un enorme problema esponenziale, lo impacchetterà, lo lancerà sul co-processore quantistico, esso elaborerà la sua risposta e si potrà proseguire con l’algoritmo classico”.

4. Servono almeno 50-60 qubit per poter eseguire lavori utili

“Il punto critico su dove i computer classici lasciano il passo ai computer quantistici è nel mark a 50-60 qubit”, sostiene Stanford Clark.

“In termini di anni, non so se saranno 5 o 10 [fino a quando non raggiungeremo tale punto], probabilmente in questa sorta di ordine di grandezza per avere qualcosa a livello di 50-qubit che stia effettivamente facendo cose utili in quanto resta attivo abbastanza a lungo da fare calcoli utili”.

5. Costruire un computer quantistico non è solo una questione di qubit

“Al momento abbiamo un prototipo di computer da 50-qubit, ma il problema è di coerenza quantistica, questa finestra da 100 microsecondi durante la quale è stabile, significa che non puoi fare molto di utile con i tuoi 50 qubit, quindi siamo ancora abbastanza lontani…”dice Stanford Clark.

Filipp di IBM aggiunge: “La sfida consiste nel portare l’hardware al punto in cui possiamo usarlo ed eseguire algoritmi pratici”.

“Ciò significa che non dobbiamo solo aumentare il numero di qubit, ma anche aumentare la coerenza, dobbiamo migliorarlo per arrivare al punto in cui possiamo risolvere algoritmi pratici”.

“Abbiamo una tabella di marcia che va nella direzione di migliorare la coerenza, ma è ancora una sfida significativa per arrivare a veri computer quantistici utilizzabili”.

6. Non abbiamo idea di come scrivere un software quantistico utile

“Al momento non abbiamo un’idea reale di come si possa scrivere algoritmi complessi per computer quantistici, come siamo abituati a fare con i computer classici”, afferma Stanford Clark.

“Non abbiamo l’esperienza per cercare di risolvere i problemi con i computer quantistici che abbiamo con i computer classici.”

7. Il computer quantistico necessita di correzione degli errori

“C’è anche una certa tolleranza agli errori all’interno dei qubit”, afferma Stanford Clark, aggiungendo che i computer quantistici avranno bisogno di un equivalente dei parity bit di controllo degli errori che si trovano nei computer convenzionali.

“Ci sarà bisogno dello stesso tipo di tecnologia equivalente all’interno di un computer quantistico, in modo da poter rilevare quando un bit è inavvertitamente in errore , e quindi deve essere corretto”.