Cos'è il calcolo quantistico?

Il calcolo quantistico è un modo per eseguire calcoli molto diverso dal metodo tradizionale. Mentre i computer tradizionali gestiscono le informazioni in modalità binaria in cui ogni bit è spento o acceso (0-1), i computer quantistici utilizzano i cosiddetti qubit. I qubit non solo vanno 0-1, ma possono anche assumere una sovrapposizione in cui il loro stato è sia 0 che 1 contemporaneamente.

Come funziona?

Il fatto che i qubit possano assumere la sovrapposizione cambia radicalmente il modo in cui il computer memorizza i dati ed esegue i calcoli. I computer quantistici possono eseguire calcoli basati sulla probabilità dello stato anziché calcoli binari.
Supponiamo ad esempio che un normale computer debba eseguire la fattorizzazione in numeri primi di un numero intero. Se il numero intero è molto grande, un computer normale richiederebbe molto tempo per scomporlo in numeri primi perché dovrebbe percorrere tutti i percorsi, uno dopo l'altro, finché non trova quello giusto (forza bruta). Se un computer quantistico dovesse svolgere lo stesso compito, ci vorrebbe una frazione di quel tempo perché i qubit consentono ai computer quantistici di percorrere tutti i percorsi possibili contemporaneamente.

Perché è importante?

Prova a immaginare il mondo prima dell'invenzione delle calcolatrici. Quanto tempo e fatica erano necessari per fare calcoli complessi? Prima dell'avvento della calcolatrice era impensabile svolgere determinate operazioni. Ebbene, l'impatto dei computer quantistici può essere paragonato all'introduzione delle calcolatrici nell'era moderna.

Quali sono i campi di applicazione?

Crittografia, sicurezza, intelligenza artificiale, machine learning, sanità, banche, meteorologia, logistica, finanza, solo per citarne alcuni. La potenza del calcolo quantistico rivoluzionerà una vasta gamma di campi.
Se ci pensi, tutto ciò che offre il mondo moderno ruota attorno ai principi della matematica, eppure molti calcoli necessari per risolvere i problemi sono ben oltre le capacità dei computer classici (fattorizzazione per esempio). I computer quantistici, d'altra parte, saranno in grado di risolvere questi problemi, e questo avrà un impatto su quasi ogni settore e aspetto dell'esistenza moderna.

L'esempio della crittografia

La crittografia moderna si basa sul presupposto che i computer attuali non hanno la potenza di calcolo per scomporre numeri interi molto grandi in numeri primi. I computer quantistici d'altra parte possono facilmente scomporre quei numeri. La crittografia quantistica sarà, in futuro, molto più sicura della crittografia tradizionale contro l'hacking quantistico.

Conclusioni

Il calcolo quantistico cambierà il mondo ma siamo ancora molto lontani dal raggiungere un'utile supremazia quantistica (uno stato in cui i computer quantistici possono battere i computer tradizionali in qualsiasi compito) poiché i computer quantistici sono molto costosi da costruire e far funzionare (e rimarranno tali a lungo). Si ipotizza che la potenza di calcolo quantistico diventi ampiamente disponibile attraverso il cloud e, in un futuro non troppo lontano, saremo in grado di utilizzarla per attività molto pratiche come per esempio trovare il percorso più veloce su una mappa.