L'alba dell'era quantistica

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È passato un quarto di secolo da quando i primi bit quantistici, o qubit, sono stati collegati insieme per creare un rudimentale computer quantistico. Con la loro capacità di rappresentare contemporaneamente sia gli uno che gli zeri nei computer tradizionali, i qubit sono i componenti più basilari dei sistemi che potrebbero superare di gran lunga i computer di oggi nella risoluzione di certi tipi di problemi. Da allora, il progresso è dipeso meno dalla scienza dura che dall'ingegneria applicata: creare qubit più stabili in grado di mantenere il loro stato quantico per più di una minuscola frazione di secondo, collegarli insieme in sistemi più grandi e inventare nuove forme di programmazione per sfruttare le caratteristiche della tecnologia.

Ciò è paragonabile a ciò che accadde agli albori dell'informatica tradizionale, in seguito all'invenzione del transistor negli anni '1940 e del circuito integrato nel 1958. Col senno di poi, il progresso costante ed esponenziale della capacità descritto dalla Legge di Moore, che portò i computer nella mainstream, sembra inesorabile.

I età quantistica è improbabile che si svolga con lo stesso senso di inevitabilità metronomica. Ha il potenziale per offrire grandi sorprese, sia al rialzo che al ribasso. È in corso una corsa globale per ideare nuove tecniche per controllare e sfruttare gli effetti quantistici e per creare algoritmi molto più efficaci, aumentando la possibilità di improvvisi balzi prestazionali.

Una tale sorpresa è arrivata con la pubblicazione di ricerca cinese proponendo un modo per rompere la forma più comune di crittografia online utilizzando un computer quantistico simile a quelli già disponibili. Ci si aspettava che quell'impresa - un potenziale "momento Sputnik" - richiedesse sistemi quantistici molto più avanzati che giacessero molti anni nel futuro.

Altri esperti di sicurezza informatica alla fine hanno concluso che era improbabile che questo metodo funzionasse nella pratica. Una domanda è perché la Cina avrebbe permesso la sua pubblicazione, se avesse davvero mostrato un modo per esporre la maggior parte delle comunicazioni segrete del mondo. Eppure ha comunque dato una scossa e dovrebbe essere un campanello d'allarme per tutti coloro, in particolare negli Stati Uniti, che si preoccupano dei rischi che la Cina sviluppi la supremazia tecnologica.

Molte aziende in settori come la chimica, le banche e la produzione automobilistica hanno investito nell'imparare a programmare i sistemi quantistici nella speranza che il primo usi pratici potrebbe venire presto. Nella modellazione di rischi finanziari complessi, nella progettazione di nuove molecole e nell'accelerazione del data-crunching nei sistemi di apprendimento automatico, i sistemi quantistici potrebbero guadagnare un vantaggio non appena diventeranno anche marginalmente più economici o più veloci dei computer esistenti.

Questo momento di "vantaggio quantico" - quando i sistemi dimostrano una superiorità pratica, anche se modesta, su certi problemi - è ancora, allettante, appena fuori portata. Con l'aumento degli investimenti e delle aspettative, il margine di delusione a breve termine è elevato, anche se il potenziale a lungo termine sembra invariato.

È ancora difficile per mantenere i qubit nel loro stato quantico abbastanza a lungo da eseguire calcoli utili. La prossima frontiera sta nell'inventare forme di correzione degli errori che utilizzino alcuni dei qubit per contrastare il "rumore" causato da questa mancanza di coerenza. Recenti ricerche suggeriscono che si stanno compiendo progressi per risolvere questo problema più velocemente di quanto previsto.

Il potenziale di scoperte in aree come la correzione degli errori ha aumentato la possibilità di uno shock quantico, quando le macchine fanno il salto da un affascinante esperimento scientifico a una tecnologia che cambia il mondo. Sulla base del documento di crittografia cinese apparentemente imperfetto, è avventato prevedere che questo momento sia già a portata di mano. Ma con così tanti sforzi in tutto il mondo per sfruttare le proprietà della meccanica quantistica per l'informatica, potrebbe essere ancora più avventato rimandare a un altro giorno una seria considerazione delle promesse - e dei rischi -.

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