AS_04_2019

Maggio 2019 Automazione e Strumentazione INDAGINE approfondimenti 34 Alla fine degli anni 70 del ventesimo secolo, scienziati del calibro di Yuri Manin, Richard Feynman e David Deutsch teorizzarono la possibilità di realizzare un computer che sfrut- tasse fenomeni quantistici naturali come la sovrapposizione degli stati di una particella e il cosiddetto entaglement, fenomeno per cui in determinate condizioni le particelle che hanno interagito in passato conservano una connessione tra loro. Questi stati della materia, quando vengono utilizzati nella teoria dell’in- formazione, possono accelerare la capacità di eseguire calcoli su serie complesse di dati. L’idea si è progressivamente perfezionata e concretizzata nelle tecnologie quantiche che oggi sono oggetto di grande interesse da parte di istituzioni finanziarie e fondi di investi- mento come Goldman Sachs, BNP Paribas, Andreessen-Horowitz e YCombinator, big player come Google, Microsoft, IBM, Intel, aziende specializzate come D-Wave, 1Qbit e Rigetti Computing, l’Unione Europea, sin- gole nazioni come Cina, Usa, Russia, Francia, Canada e financo Italia con la recente nascita del Trieste Institute for the Theory of Quantum Technologies (TQT). Cos’è e come funziona un computer quantistico Un computer quantistico è un sistema com- putazionale basato sulla meccanica quanti- stica. Ma cosa significa esattamente? Se la base dell’informatica classica è il bit inteso come unità minima di informazione, alla base dell’informatica quantistica troviamo il qubit (detto anche quantum bit o bit quantistico). Rispetto al ‘bit classico’, il bit quantistico offre una maggiore versatilità e potenzialità di calcolo. Mentre il primo può assumere solamente un valore ben definito (‘0’ o ‘1’, ‘aperto’ o ‘chiuso’, ‘acceso’ o ‘spento’), il qubit può assumere anche valori sovrapposti in base al principio di indeter- minazione di Heisenberg . Nel caso degli elettroni questo prin- cipio impone che è impossibile determinare con certezza, in un preciso istante di tempo, l’ener- gia associata ad essi e contem- poraneamente la loro posizione. Pertanto, in base ai parametri del sistema, saranno possibili determinate combinazioni di energie e posizioni. Traspo- nendo questo principio nell’in- formatica quantistica il qubit può assumere contemporanea- mente il valore di ‘0’ e di ‘1’. Ciò ha una ricaduta molto importante dal punto di vista ELABORATORI QUANTISTICI: GRANDI POTENZIALITÀ E SOLUZIONI INNOVATIVE Le sfide del calcolo quantistico Il quantum computing è una tecnologia affascinante e complessa che richiede un approccio controintuitivo rispetto alla fisica classica e all’esperienza quotidiana. È pur vero che non è più materia di fantascienza. Il settore sta attirando enormi investimenti e aspettative, per cui va osservato con attenzione. Cerchiamo di fare il punto della situazione. Armando Martin Il fisico David Deutsch, considerato il padre del computer quantistico @armando_martin