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Ma come funzionano i computer quantistici? Per spiegarlo bisogna “dimenticare” un po’ di buon senso. Immaginiamo di essere su una pista da sci e, improvvisamente, di trovare di fronte a noi un albero; dobbiamo decidere se andare a destra o a sinistra, in quanto passare attraverso il centro non è generalmente un’opzione intelligente. Con l’informatica quantistica non esiste una opzione o l’altra, ma è possibile fare entrambe le cose. Andare a destra e a sinistra. Questa è la strana ma sorprendente dualità della fisica quantistica.

Per capire come questo sia possibile, bisogna fare riferimento alla fisica della luce, che ha origini molto lontane. All’inizio del 1800, Thomas Young scopre l’interferenza nella luce; circa 100 anni dopo, nel 1905, Einstein spiega l’effetto fotoelettrico basandosi sull’ipotesi che l’energia del campo elettromagnetico è trasportata da quanti di luce. Negli anni ’20 Louis de Broglie postula la teoria sul dualismo onda-particella della materia, aspetto fondamentale della meccanica quantistica: se la luce si comporta come le particelle, anche le particelle possono comportarsi come le onde.

Nel 1925, Erwin Schrödinger descrive l’evoluzione di tale componente ondulatoria con una equazione che prenderà il suo nome e che ha un ruolo determinante nella storia della meccanica quantistica. L’equazione determina l’evoluzione temporale dello stato di un sistema, ad esempio di una particella, di un atomo o di una molecola.

Ma torniamo al nostro dilemma su come superare l’albero che intralcia la nostra sciata: sulla base della teoria quantistica, che non è deterministica come la fisica tradizionale, tutto ha una probabilità: le soluzioni all’equazione sono onde di probabilità. Nella sovrapposizione quantistica, gli oggetti possono essere in due (o più) stati contemporaneamente.

Fin qui la teoria. Per arrivare a parlare di computer quantistici dobbiamo aspettare la seconda metà del secolo scorso.

Negli anni ‘60, vengono introdotti i primi circuiti integrati, cioè i microchip; nel decennio successivo, i fisici che hanno più familiarità con la teoria quantistica iniziano a ipotizzare la possibilità di codificare le informazioni e, nel 1980, Yuri Manin comincia a parlare di un computer quantistico, un’idea resa più nota da Richard Feynman durante una conferenza al Massachusetts Institute of Technology (MIT) l’anno successivo.

Negli anni ’80, l’idea di un computer quantistico è davvero speculativa. Non molte persone al di fuori dei dipartimenti di fisica teorica credono davvero che la sovrapposizione e l’entanglement siano reali, e ancora meno che possano essere usati per creare nuove tecnologie. Eppure, nonostante questo scetticismo iniziale, oggi vediamo vari tipi di computer quantistici usati per test di laboratorio sperimentali nei campi più disparati.

Ma nonostante gli innegabili passi avanti nella Ricerca&Sviluppo, allo stato attuale, il Quantum Computing rimane notevolmente costoso ed estremamente difficile da utilizzare in forma pratica, richiedendo particolari “condizioni ” per poter funzionare e fornire delle risposte. In altre parole, i costi associati incrementano sia le spese fisse che quelle variabili, per non parlare delle ulteriori esigenze tecniche e delle competenze che occorrono per mantenere la complessa infrastruttura necessaria al funzionamento di un computer quantistico.

Per esempio, per ottenere il risultato corretto di un problema, i quantum bit devono rimanere nello stato di superposition a temperature prossime allo zero assoluto e liberi da qualsiasi interferenza esterna, inclusi raggi cosmici o campi magnetici. Se una qualunque di queste condizioni viene a cadere, i “qubit” escono dal loro stato così delicato precipitando in ciò che viene chiamato stato classico, portando a risultati erronei. Le sfide associate al mantenimento di queste precise condizioni fa sì che, almeno per ora, il quantum computing si riveli troppo complesso e poco pratico per molti settori e comparti di attività.

Per far fronte a queste difficoltà, Fujitsu ha sviluppato Fujitsu Digital Annealer, una tecnologia informatica che si ispira al concetto di Quantum Computing, seguendo il metodo dell’Annealing.

Digital Annealer si concentra sulla soluzione di problemi di ottimizzazione combinatoria e sull’ottenimento di risultati di successo attraverso le sue rapide capacità operative già oggi senza dover “aspettare” la piena disponibilità di computer quantistici e senza, di conseguenza,  incorrere nei costi e nelle complicazioni supplementari che si associano tipicamente al Quantum Computing.

Digital Annealer è capace di affrontare problemi più complessi di qualsiasi altra macchina di annealing quantistico dal momento che la sua struttura completamente connessa permette ai dispositivi di scambiare liberamente segnali all’interno del computer. Inoltre, il sistema può funzionare a temperature normali senza bisogno di complesse soluzioni di raffreddamento per raggiungere lo zero assoluto (-273.15℃) che rappresentano un’altra fonte di complessità e lievitazione dei costi.

Roberto Cherubini

Roberto Cherubini

IT Architect at Fujitsu Italia
IT Architect di Fujitsu Italia, appassionato di tecnologia, membro del Distinguished Engineer Fujitsu, si occupa di proporre le soluzioni più adatte alle esigenze infrastrutturali dei clienti
Roberto Cherubini

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