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Automazione e Strumentazione n Maggio 2024 Approfondimenti 37 INDAGINE scere quasi del doppio, raggiungendo i 10 miliardi di dollari all’anno entro il 2025. Nel rapporto State of Quantum 2024 di The Quantum Insider e IQM spicca la costante del numero dei centri di quantum computing in tutto il mondo. Le aziende e i vendor tecnologici stanno investendo massicciamente in tecnologie quantistiche nei campi più disparati che includono la chimica, la farmacologia, la logistica, la fisica, la crittografia, l’intelligenza artificiale, la cybersecurity e i servizi finanziari. La modellazione di molecole complesse, l’ottimizzazione su larga scala, la simulazione di processi fisici, la crittogra- fia e l’apprendimento automatico sono alcuni degli scenari applicativi più promettenti. Uno dei temi chiave per le imprese è il costo ancora troppo alto dell’elaborazione quantistica. Allo stesso tempo, l’industria ha abbracciato il concetto di NISQ ‘quantum intermedio rumoroso’ per indicare il fatto che i computer quantistici possono sì eseguire atti- vità che richiedono solo poche decine o centinaia di qubit, a fronte però di una quantità significativa di rumore o interferenza. È opinione diffusa che sarebbero necessari da 10.000 a diversi milioni di qubit per eseguire applicazioni quantistiche pratica- mente utili. Se per anni IBM ha seguito una tabella di marcia per l’informatica quantistica che preve- deva un raddoppio del numero di qubit ogni anno (a fine 2023 è stato presentato il chip Condor da 1.121 qubit superconduttori disposti a nido d’ape), oggi assistiamo al rilascio di processori modulari e con- nessi su lunghe distanze ma singolarmente dotati di un numero minore di qubit come Heron (della stessa IBM) o Tunnel Falls (Intel) che dovrebbero rappresentare un passo significativo nella strategia a lungo termine per costruire sistemi commerciali di calcolo quantistico. Le aziende stanno inoltre cer- cando di affrontare l’errore nel calcolo quantistico e il tema della ‘resistenza ai guasti’. Molti ricerca- tori ritengono che si debba prestare più attenzione alla programmazione, spostando il focus principale dallo sviluppo di hardware quantistico alla risolu- zione delle sfide inerenti alla programmazione e alla scalabilità dei sistemi. Qubit e informatica quantistica Un computer quantistico è un elaboratore che sfrutta i fenomeni meccanici quantistici in cui ogni risultato di una certa operazione si verifica con una certa probabilità. Questo è reso possibile dall’uso di porte quantistiche che manipolano i qubit, l’equiva- lente quantistico dei bit nei computer tradizionali. Mentre il bit 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 indeterminazione di Heisenberg. Trasponendo questo principio dalla fisica delle particelle all’informatica quantistica, il qubit può assumere contemporaneamente il valore di ‘0’ e di ‘1’. Ciò ha una ricaduta molto importante dal punto di vista del calcolo informatico nel senso che il qubit permette di processare e scambiare una quantità maggiore di informazioni rispetto all’alge- bra booleana e all’elettronica digitale. La potenza dell’informatica quantistica è rappresentata dunque da un complesso equilibrio in cui entrano in gioco aspetti specifici e affascinanti: sovrapposizione (fenomeno che permette calcoli complessi in paral- lelo in poco tempo), interferenza (comportamento di un qubit caratterizzato dalla sovrapposizione di due o più stati quantici, che possono interferire in modo costruttivo o distruttivo) ed entaglement (fenomeno per cui in determinate condizioni le par- ticelle che hanno interagito in passato conservano una connessione tra loro). Sul piano della programmazione strumenti come Qiskit e il linguaggio di programmazione quan- tistica di Microsoft, Q#, sono essenziali. Manipo- lano circuiti quantistici, utilizzano kit di sviluppo quantistico e operano su simulazioni quantistiche in grado di prendere decisioni complesse. Piattaforme qubit (fonte: Quantum Computing Codex)