Google e la supremazia quantistica: ecco come funziona il processore

Google ha raggiunto la “supremazia quantistica”: il processore Sycamore è in grado di fare calcoli impossibili per altri computer in soli 200 secondi. Ma quali sono gli impieghi di un computer quantistico?

Per chi si occupa di informatica e anche per il mondo della scienza, la notizia del mese è che Google ha raggiunto la “supremazia quantistica”. Proprio così, lo ha comunicato Google a fine ottobre sulla rivista scientifica Nature.

Che cos’è Sycamore e che cosa sono i qubit

Il loro processore quantistico Sycamore a 54 qubit, sarebbe stato in grado di eseguire in 200 secondi un calcolo che un normale computer avrebbe impiegato circa… 10mila anni a fare. Praticamente un paradosso, ed è questo a definire la supremazia quantistica del Sycamore di Google.

In breve, quello che differenzia un computer normale da uno quantistico, è che quest’ultimo è in grado di considerare due soluzioni differenti contemporaneamente grazie ai qubit, diversamente del funzionamento di immagazzinamento di informazione a schema “1 oppure 0” dei bit, unità cardine dell’informatica.

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Com’è fatto un computer quantistico

Anche se fisicamente un computer quantistico assomiglia ad uno normale, gli elettroni all’interno del processore possono assumere stati diversi mentre si svolge una qualsiasi operazione di calcolo. Nel Sycamore di Google, le componenti interne sono di alluminio e di indio, un metallo rarissimo e molto malleabile, e la temperatura a cui viene utilizzato è vicina allo zero assoluto (intorno a -273 gradi centigradi).

Ma tutta questa potenza a cosa serve? «Innanzi tutto, bisogna chiarire che la potenza di calcolo non basta mai… è come gli armadi nelle case, non ce ne sono mai abbastanza» spiega con ironia Andrea Cavalli, ricercatore dell’Iit di Genova. «Nell’epoca dei cosiddetti “big data”, per poter elaborare velocemente la massiccia mole di informazioni che ci circondano, per poterla archiviare e gestire serviranno computer sempre più potenti».

A cosa serve un computer quantistico?

Inoltre, quando i computer quantistici avranno raggiunto stabilità ed affidabilità (si stima fra non prima di quindici anni) «potranno essere utilizzati in tutti i casi in cui è necessario eseguire un numero elevatissimo di operazioni per secondo, come nella progettazione Cad (Computer-Aided Drafting, cioè “disegno tecnico assistito dall’elaboratore”) e di farmaci, nella meteorologia». In tutte queste situazioni, saranno determinanti per ottenere un risultato il più possibile al vero, cioè «a un dettaglio superiore a quello cui possiamo arrivare adesso», continua il professor Cavalli «nella simulazione di un oggetto, di una medicina, di una perturbazione su un qualsiasi territorio».

Previsioni meteo, farmaci, simulazioni: ecco le implicazioni

Questi computer, in pratica, saranno in grado di eseguire delle simulazioni notevolmente vicine alla realtà, tanto da tenere conto meticolosamente tutte (o quasi) le variabili da considerare. Saranno utilizzati per progettare ad esempio turbine di aerei in movimento prevedendo la reazione a sollecitazioni esterne, per  dettagliatissime previsioni meteo e persino per analizzare contemporaneamente gli effetti collaterali possibili di farmaci in progettazione.