APRILE 2018

Q sta per Quantistico

Dì addio agli 1 e agli 0, lascia dormire la legge di Moore e cavalca il trend degli investimenti: benvenuto alla più grande fra le next big things.

Iniziamo con le basi.

La meccanica quantistica è una teoria fondamentale della fisica. In parole semplici, descrive la natura alle dimensioni più piccole dei livelli di energia degli atomi e delle particelle subatomiche. Un computer quantistico è un computer che fa uso diretto dei fenomeni della meccanica quantistica, come la sovrapposizione (la capacità  delle particelle subatomiche di esistere in più di uno stato in qualsiasi istante) e l'entanglement (la correlazione di due sistemi differenti), per eseguire operazioni sui dati. Con la sovrapposizione degli stati 1 e 0, i qubit possono codificare più informazioni di un bit tradizionale. Con i qubit correlati potremmo codificare un numero esponenzialmente grande di stati. Pertanto, "n" qubit possono rappresentare 2^n input in ogni istante, velocizzando in modo significativo le operazioni. In questo contesto, un computer quantistico può risolvere in poche ore o pochi giorni problemi complessi che ai computer attuali richiederebbero miliardi di anni.

Addio agli 1 e agli 0?

Proprio così. Nell'informatica tradizionale, un bit è una unità  informativa di base con solo due stati - zero e uno - con una misurazione deterministica. Nell'informatica quantistica, un qubit è una unità  informativa con un numero infinito di stati; zero, uno, o uno stato tra zero e uno con un certo valore di probabilità. Pertanto, la misurazione non è più deterministica, ma probabilistica.

Ok, mi sono perso.

Non c'è problema. Prova il Quantum Game per comprendere meglio la differenza tra i computer tradizionali e i computer quantistici. Inoltre, ti suggeriamo di leggere la spiegazione del calcolo quantistico realizzata da Hackernoon.

Perchè proprio adesso?

Aziende private e ricercatori stanno lavorando ai computer quantistici perché credono che questi apparecchi supereranno di gran lunga le prestazioni dei supercomputer classici. In questo senso, siamo ritornati agli anni '70, con delle enormi macchine nei laboratori che lavorano a temperature di quasi 0 Kelvin per alcune architetture.

Attualmente, siamo nell'era della "supremazia quantistica". Con ciò, ci si riferisce alla sfida di un computer quantistico che risolve un problema che un classico computer non può eseguire. Alcuni ricercatori ritengono che ciò potrebbe accadere quando i computer quantistici raggiungeranno i 100 qubit. Google attualmente è la più vicina alla meta grazie al suo nuovissimo processore da 72 qubit chiamato Bristlecone.

La sfida è iniziata!

Aspetta un attimo. I computer quantistici non sono ancora computer di uso generale e la maggior parte dei computer attuali sono una ricottura quantistica. Sono usati soprattutto per problemi in cui lo spazio di ricerca è discreto, con molti minimi locali. Questi computer sono già  in grado di risolvere alcuni problemi con maggiore rapidità  delle CPU attuali. E' il caso di DWave.

Dove possiamo usare i computer quantistici?

La riposta è che il limite è il cielo. Pensa alla sicurezza dell'attuale crittografia, che dipende dalla difficoltà  di calcolo di alcuni problemi matematici. I computer quantistici saranno in grado di risolverli con molta più facilità . La NSA, National Security Agency, sta già  aggiornando gli standard per il mondo "post-quantistico". E poiché il machine learning e l'analisi dei dati si basano entrambi su metodi di campionamento e ottimizzazione, poter essere in grado di migliorare queste tecniche porterò  in ultima analisi a maggiori capacità  nel machine learning.

Cos'altro?

Sono in arrivo numerose nuove applicazioni. Per esempio, la manifattura, con le sfide che pone in termini di ottimizzazione della catena di approvvigionamento, e i servizi finanziari, con l'ottimizzazione del rischio del portafogli e la rilevazione delle frodi. Inoltre, una potenza di calcolo quantistico di soli 50 qubit sta già  ottenendo grandi risultati in aree che includono il ripiegamento proteico, la scoperta di farmaci e la scienza dei materiali. Comprensibilmente, ciò sta attirando grossi investimenti.

Chi sta investendo?

Gli investimenti nell'informatica quantistica stanno aumentando di mese in mese. I player principali sono IBM, Microsoft con il suo programma Liquid e Q# language, e Google con Playground. IBM ha annunciato quest'anno la disponibilità  di QCloud, che la sua comunità  di partner e sviluppatori potrà  usare sfruttando un servizio mirato a realizzare app tramite computer quantistici.

Preparati al futuro!

In uno o due anni, la supremazia quantistica sarà  una realtà. In cinque anni circa, alcune chiavi RSA potrebbero essere violate dai computer quantistici, mentre gli algoritmi di deep e machine learning potrebbero impiegare troppo tempo con i supercomputer standard per poter essere di qualche utilità. Saranno necessari probabilmente 10 o 15 anni per disporre di un'architettura PC quantistica funzionante. E forse, nel lontano futuro, grazie a un computer quantistico, saremo in grado di mettere assieme meccanica quantistica e relatività  per dimostrare la teoria del tutto: in altre parole, come funziona l'universo. Dunque addio, signor Hawking.



Crediti immagine di copertina: Unsplash

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