È affascinante pensare alla potenza nelle nostre tasche: gli smartphone di oggi hanno la potenza di calcolo di un computer militare di 50 anni fa che era grande come un’intera stanza. Tuttavia, anche con i fenomenali passi avanti che abbiamo fatto nella tecnologia e nei computer classici dall’inizio della rivoluzione informatica, rimangono problemi che i computer classici non possono risolvere. Molti credono che i computer quantistici siano la risposta.
I limiti dei computer classici
Ora che abbiamo reso le unità di commutazione e di memoria dei computer, note come transistor, piccole quasi come un atomo, dobbiamo trovare un modo completamente nuovo di pensare e costruire i computer. Anche se un computer classico ci aiuta a fare molte cose sorprendenti, “sotto il cofano” è in realtà solo un calcolatore che utilizza una sequenza di bit-valori di 0 e 1 per rappresentare due stati (si pensi all’interruttore on e off) per dare un senso e prendere decisioni sui dati che inseriamo seguendo una serie di istruzioni prestabilite. I computer quantistici non sono destinati a sostituire i computer classici, ma dovrebbero essere uno strumento diverso che useremo per risolvere problemi complessi che sono al di là delle capacità di un computer classico.
In sostanza, poiché stiamo entrando in un mondo di grandi dati in cui le informazioni che abbiamo bisogno di memorizzare crescono, c’è bisogno di più uno e zero e transistor per elaborarle. Per la maggior parte dei computer classici sono limitati a fare una cosa alla volta, quindi più il problema è complesso, più tempo ci vuole. Un problema che richiede più potenza e tempo di quanto i computer di oggi possano ospitare è chiamato un problema intrattabile. Questi sono i problemi che i computer quantistici sono destinati a risolvere.
Il potere dei computer quantistici
Quando si entra nel mondo delle particelle atomiche e subatomiche, le cose cominciano a comportarsi in modo inaspettato. Infatti, queste particelle possono esistere in più di uno stato alla volta. È questa capacità che i computer quantistici sfruttano.
Invece di bit, che i computer convenzionali usano, un computer quantistico usa bit quantistici, noti come qubit. Per illustrare la differenza, immaginate una sfera. Un bit può trovarsi in uno dei due poli della sfera, ma un qubit può esistere in qualsiasi punto della sfera. Quindi, questo significa che un computer che usa i qubit può immagazzinare un’enorme quantità di informazioni e usa meno energia per farlo rispetto a un computer classico. Entrando in quest’area quantistica dell’informatica dove le leggi tradizionali della fisica non si applicano più, saremo in grado di creare processori che sono significativamente più veloci (un milione o più volte) di quelli che usiamo oggi. Sembra fantastico, ma la sfida è che l’informatica quantistica è anche incredibilmente complessa.
La pressione è sull’industria dei computer per trovare modi per rendere l’informatica più efficiente, dal momento che abbiamo raggiunto i limiti dell’efficienza energetica utilizzando metodi classici. Entro il 2040, secondo un rapporto della Semiconductor Industry Association, non avremo più la capacità di alimentare tutte le macchine del mondo. È proprio per questo che l’industria informatica sta correndo per far funzionare i computer quantistici su scala commerciale. Non è un’impresa da poco, ma che darà dividendi straordinari.
Come cambierà il nostro mondo con il quantum computing
È difficile prevedere come il quantum computing cambierà il nostro mondo semplicemente perché ci saranno applicazioni in tutti i settori. Ci stiamo avventurando in un regno completamente nuovo della fisica e ci saranno soluzioni e usi a cui non abbiamo ancora pensato. Ma quando si considera quanto i computer classici abbiano rivoluzionato il nostro mondo con un uso relativamente semplice di bit e due opzioni di 0 o 1, si possono immaginare le straordinarie possibilità quando si ha la potenza di elaborazione dei qubit che possono eseguire milioni di calcoli nello stesso momento.
Quello che sappiamo è che cambierà il gioco per ogni industria e avrà un enorme impatto nel modo in cui facciamo affari, inventiamo nuove medicine e materiali, salvaguardiamo i nostri dati, esploriamo lo spazio e prevediamo eventi meteorologici e cambiamenti climatici. Non è una coincidenza che alcune delle aziende più influenti del mondo come IBM e Google e i governi del mondo stiano investendo nella tecnologia di calcolo quantistico. Si aspettano che l’informatica quantistica cambi il nostro mondo perché ci permetterà di risolvere problemi e sperimentare efficienze che non sono possibili oggi. In un altro post, approfondirò come l’informatica quantistica cambierà il nostro mondo.
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