Nei primi mesi del 2018 una squadra di ricercatori di Oxford ha annunciato il nuovo record di velocità delle porte logiche (gli snodi che nei computer permettono le operazioni) nel loro calcolatore quantistico. Questa nuova tecnologia in rapido sviluppo è ancora misconosciuta: vediamo come il mondo dell’informatica sta venendo stravolto.
Nuovi progressi nel campo informatico
Nel 1965 Gordon Moore, il fondatore della Intel, enunciò la legge che prende il suo nome e che afferma: “la complessità di un microcircuito, misurata ad esempio tramite il numero di transistori per chip, raddoppia ogni 18 mesi”.
In pratica, Moore osservò che la velocità e la potenza di calcolo dei computer cresce vertiginosamente ogni poco tempo, ma negli ultimi anni questa legge non sembra più rispecchiare la realtà: i chip sono diventati talmente piccoli e potenti che è difficile proseguire nella stessa direzione e bisogna cambiare paradigma.
Nell’informatica tradizionale l’informazione è trasmessa con un codice binario di 0 e 1, che indicano “assenza di corrente” e “presenza di corrente”, e che si chiamano bit. Al contrario, nella nuova idea di computazione l’elemento base è il qubit e si basa sullo stato in cui si trova un atomo: ad esempio lo spin è la direzione verso cui ruota la particella ed è formalizzata indicandola con +1/2 o con –1/2.
In questo modo possiamo continuare a utilizzare il concetto di informazione binaria, ovvero informazione trasmessa con solamente sequenze di due cifre; ma l’uso di particelle atomiche e subatomiche ci garantisce la possibilità di sfruttare i principi della fisica quantistica. Infatti, in queste particelle possono coesistere una sovrapposizione di stati quantistici che ampliano enormemente la velocità e la quantità di informazioni codificabili, arrivando a gestire problemi estremamente complessi.
I ricercatori di Oxford e di altre università lottano con i centri di ricerca privati per costruire computer quantistici sempre più funzionali e utili: negli scorsi mesi il governo di Pechino ha stanziato 10 miliardi di dollari per costruire a Hefei un centro di ricerche sulle applicazioni quantistiche.
Le ragioni di una competizione
I motivi di questa corsa allo sviluppo dei nuovi calcolatori sono semplici: quando saranno totalmente operativi (al momento le interferenze dell’ambiente esterno causano molti errori nei procedimenti) impiegheranno pochi secondi per risolvere problemi che occuperebbe mesi a un computer tradizionale. Si spalancheranno le porte a nuove scoperte e tecnologie: sarà possibile simulare le migliaia di molecole che interagiscono nello sviluppo di nuovi farmaci e di nuovi materiali. Sarà possibile creare una nuova rete Internet basata sul fenomeno dell’entanglement quantistico (due particelle che si influenzano restano poi legate per sempre, anche se a distanza: se cambia l’informazione che possiede una delle due, cambia l’informazione anche nell’altra), abbattendo così il limite della velocità della luce e sviluppando comunicazioni istantanee.
Infine, l’intelligenza artificiale beneficerà di questi sviluppi: sarà finalmente possibile replicare i cento miliardi di neuroni del cervello umano, ognuno dei quali è connesso fino a diecimila altri neuroni.
