AES_7 2022

DOSSIER Primo piano 26 Ottobre 2022 n Automazione e Strumentazione Al momento la gara sembra concentrata sullo sprint tra IBM e Google: la prima ha da poco inaugurato il Quantum System Two , una nuova generazione di sistemi di calcolo quantistico progettata per lavo- rare con processori a 433 e 1121 qubit; il colosso di Mountain View già nel 2020 avrebbe realizzato, col suo processore quantistico Sycamore , una simula- zione di chimica computazionale con prestazione deci- samente superiori a quelle di un computer classico. Ma si è fatta avanti anche la Cina col modello, chiamato macchina di Zuchongzhi , con i suoi 66 qubit e una velocità di calcolo, in laboratorio, enorme. Sovrapposizione degli stati ed entanglement Quando si parla di computer quantistico si parla di un sistema che elabora i dati basandosi sulle leggi della fisica quantistica e utilizzando come unità fondamen- tale, come già accennato, i qubit (e domani i qudit). La quantistica contribuisce in due modi: per il principio di sovrapposizione degli stati e per la correlazione (entan- glement) tra i qubit. Il primo significa che una particella o un’entità fisica può trovarsi simultaneamente in più stati diversi finché non viene misurata: è la misura, quindi la codifica, che fa collassare la nuvola di probabilità nella quale coe- sistono gli stati dei qubit; in pratica, prima che venga misurato un qubit può essere sia 0 sia 1 il che significa che un computer quantistico è in grado di processare contemporaneamente più livelli di un singolo problema. Il secondo, l’ entanglement , indica che c’è un legame, una correlazione appunto, tra due qubit e quindi è possi- bile conoscere lo stato di un qubit misurando l’altro: dal punto di vista informatico ciò equivale a una velocizza- zione dei processi di calcolo. È grazie a queste caratteristiche che i computer quan- tistici promettono di essere più potenti di quelli tradi- zionali, anche dei supercomputer, La misura di questo confronto è spesso indicata dall’espressione ‘suprema- zia quantistica’, che un computer quantistico raggiun- gerebbe riuscendo a compiere rapidamente operazioni che un supercomputer classico non riuscirebbe a por- tare a termine se non in tempi inaccettabili. È questa supremazia che si stanno contendendo IBM, Google e i cinesi; anche se il suo raggiungimento non significherà la completa sostituzione dei computer tradizionali con i quantum computer, meno adatti, probabilmente, alle operazioni più usuali e quotidiane. Problemi e prospettive applicative I problemi da risolvere per mettere a punto un com- puter quantistico vantaggioso e competitivo sono comunque ancora molti, anche a causa della deli- catezza dei sistemi in campo. Dalla parte hardware, c’è il problema di garantire la stabilità delle infra- La tecnologia degli ‘ioni intrappolati’ prevede che con dei campi elettromagnetici si possano gestire i cambiamenti di stato quantistico che rappresentano le transizioni di qubit