AS_02_2019

SCENARI primo piano 37 Automazione e Strumentazione Marzo 2019 mazione di Musk, queste attività indicano che l’hardware e il software per l’intelligenza arti- ficiale sono ormai considerati la chiave per la realizzazione di nuove applicazioni industriali. Arriva il calcolo quantistico La prossima tappa evolutiva più radicale nelle architetture hardware sarà probabilmente la rea- lizzazione di sistemi di calcolo quantistico , caratterizzati da una fisica completamente nuova a livello di elaborazione. Mentre nei computer classici l’unità di infor- mazione è il bit, rappresentato da valori ‘binari’ del campo elettrico, nei sistemi quantistici l’in- formazione sarà codificata in Qbit , che saranno rappresentati dallo stato quantico di una particella (l’esempio più comune è quello dello spin). Una caratteristica dei computer quantistici sarà quella di poter esprimere, oltre a degli stati definiti in modo univoco, anche la sovrapposizione di più stati diversi , superando la tradizionale logica binaria. Grandi opportunità e grandi sfide Lo stato attuale della tecnologia, ci porta molto vicini alla possibilità di trasformare i computer quantistici in strumenti utili per l’industria e la ricerca. Se usati con algoritmi specifici che per- metteranno realmente di sfruttare questi hardware profondamente diversi, sarà possibile ottenere dei vantaggi computazionali sostanziali. Naturalmente, gli analisti economici attuali sostengono che chi inizia a lavorare ora sui problemi di ottimizzazione quantistica sarà più pronto per il futuro, quando il calcolo quantistico si dimostrerà realmente competitivo con le tec- nologie già esistenti e creerà delle opportunità e nuove, nello stesso modo in cui oggi accade con l’elaborazione altamente parallela e l’apprendi- mento automatico. Uno dei principali problemi dell’hardware degli elaboratori di tipo quantistico, proprio a causa della scala fisica su cui dovranno operare que- sti sistemi, è il rumore . Ridurre un sistema alle dimensioni in cui i fenomeni di tipo quantistico diventano rilevabili, potendo così misurare gli stati del sistema che rappresentano le variabili di calcolo, vuol dire portarsi in prossimità del limite teorico della tecnologia della strumenta- zione di misura, proprio nel domino del princi- pio di indeterminazione, che è uno dei cardini della meccanica quantistica. Il fatto stesso che i valori di tipo quantistico siano sensibili ai disturbi elettrodinamici e, addirittura, siano prossimi al limite teorico della misura , implica che le elaborazioni quan- tistiche siano soggette ad errore. Di questo aspetto della logica di elaborazione quantistica, che dovrà molto probabilmente com- prendere una componente statistica di tratta- mento dei dati , bisognerà tenere conto per lo sviluppo di software ottimizzati per sfruttare pie- namente questi hardware. Naturalmente, ci sono startup della Silicon Valley che hanno già cominciato lo sviluppo di software di questo tipo, progettato in modo da massimiz- zare i vantaggi e le prestazioni dei sistemi di ela- borazione basati sui principi dell’elettrodinamica quantistica. Un approccio già praticabile per lo sviluppo di software adatto ai computer quantistici può essere quello di sviluppare degli applicativi che siano hardware agnostici o, in altre parole, che non siano vincolati a un tipo di hardware specifico, visto che si sa ancora molto poco di quali saranno le architetture delle future piattaforme. Una soluzione immediatamente disponibile, da un punto di vista pratico, è quella di utilizzare dei linguaggi ad alto livello, come i classici linguaggi C e Java. Nella pratica della programmazione si tratterebbe di realizzare delle librerie di funzioni subito pronte per l’impiego, basate su algoritmi che sfruttano i principi conosciuti della mecca- nica quantistica, che poi saranno compilate o interpretate su piattaforme hardware quantistiche, quando saranno disponibili. A prescindere dal problema da risolvere, sap- piamo già ora che gli sviluppatori di algoritmi dovrebbero definire i problemi in modo che La maggiore velocità di codifica e decodifica che probabilmente avranno i computer quantistici potrà portare grandi vantaggi nei tempi di elaborazione, ma anche dei problemi per la sicurezza dei sistemi di criptazione tradizionali