La meccanica quantistica ha a che fare con i fenomeni che avvengono a livello atomico e subatomico. Processi incomprensibili per l’uomo comune, anche perché non osservabili a occhio nudo. Le prime osservazioni nel settore iniziarono già nel 1800, ma è ovviamente in tempi più recenti che questa branca della scienza ha ricevuto impulsi notevoli. Chissà se i padri della meccanica quantistica si sarebbero mai potuti immaginare un campo d’applicazione come quello informatico. Gli esperti di Ibm Research hanno invece avuto l’intuizione giusta, se è vero che l’azienda è riuscita a portare a termine due tappe decisive per la realizzazione di un computer quantistico vero e proprio. Per la prima volta, infatti, i ricercatori hanno dimostrato la possibilità di rilevare e misurare entrambe le tipologie di errori quantistici contemporaneamente, oltre a sperimentare la progettazione di un nuovo circuito quantistico quadrato, che è la sola architettura fisica in grado di raggiungere dimensioni maggiori con risultati positivi.
L’informatica quantistica rappresenta quindi uno dei prossimi, rivoluzionari, passi avanti che il comparto It si appresta a compiere. Un’efficace via di uscita in tempi in cui la famosa legge di Moore inizia a scricchiolare, a causa di processi produttivi che, per assicurare prestazioni sempre maggiori, diventeranno prima o poi insostenibili per i costi. Le macchine quantistiche, invece, sfuggendo agli attuali vincoli fisici, promettono di apportare nuove funzionalità nei campi dell'ottimizzazione e della simulazione, irrealizzabili utilizzando i computer attuali. Sarebbe sufficiente un dispositivo creato con soli cinquanta bit quantistici (qubit) per sbaragliare qualsiasi combinazione degli attuali supercomputer Top500.
“Mentre l’uso dei computer quantistici era stato originariamente esaminato per la crittografia”, afferma Arvind Krishna, senior vice president e director di Ibm Research, “un’area che troviamo estremamente interessante risiede nella loro potenziale capacità di risolvere problemi attualmente irrisolti nella fisica e nella chimica quantistica. Questo potrebbe rappresentare un’enorme risorsa nella progettazione di materiali o farmaci, aprendo la strada verso nuovi campi di applicazione”. Gli scienziati potrebbero così realizzare nuovi composti chimici, senza dover ricorrere alle classiche prove di laboratorio e accelerando così il ritmo di innovazione industriale.
Ma quali sono gli errori scoperti dal team di Ibm? Sono “inconvenienti”, chiamati bit-flip e phase-flip, che si verificano in qualsiasi computer quantistico reale. La grande novità è che, fino a questo momento, era stato possibile risolvere soltanto un tipo di errore per volta, ma mai entrambi contemporaneamente. Il circuito di IBM, formato da un reticolo quadrato di quattro qubit superconduttori su un chip delle dimensioni di circa 1,6 centimetri quadrati, consente di rilevare contemporaneamente entrambi i problemi.
Oltre all’ambito chimico e fisico, supermacchine di questo genere possono trovare vasti campi di applicazione anche nell’analisi dei Big Data, un enorme cruccio per molte aziende. I nuovi computer potrebbero infatti ordinare e gestire rapidamente database ancora maggiori rispetto a quelli esistenti, oltre ad archivi di dati diversi e non strutturati. Il lavoro di Big Blue è stato finanziato in parte dal programma multi-qubit-coherent-operations dell’agenzia governativa statunitense Intelligence Advanced Research Projects Activity (Iarpa).