Informatica quantistica: benvenuti nel futuro

Comprendere il mondo microscopico ci consente, e ci consentirà, di progettare delle tecnologie capaci di produrre dei progressi qualitativi nel trattamento delle informazioni. Questa rivoluzione ci permetterà anche di affrontare nuove sfide riguardanti la sicurezza informatica.

Revisionato e approvato da la psicologa Gema Sánchez Cuevas.

Scritto Patricia Grande Yeves

Ultimo aggiornamento: 14 febbraio, 2023

Il progresso tecnologico ha dato vita a un mondo che si muove ad alta velocità. Un mondo in cui l’alfabetizzazione digitale diventa necessaria per colmare le lacune dello sviluppo economico e sociale. Viviamo in una società in cui il progresso tecnologico è diventato fondamentale per la nostra evoluzione. In questo senso, l’informatica quantistica assume un ruolo sempre più determinante in molti settori.

Tutto quello che si può fare con un computer è basato sul sistema binario, cioè su una serie di zeri e uno. Tuttavia, queste serie di numeri non possono essere combinate per memorizzare le informazioni o per elaborarle.

Partendo da questo presupposto, molti scienziati cercano da tempo di fare il passo successivo: l’informatica quantistica. Si dice che nei prossimi anni passeremo dall’era digitale all’era quantistica, un nuovo progresso tecnologico in grado di trasformare tutti i modelli esistenti. In questo articolo analizzeremo i concetti e i vantaggi alla base di questa tecnologia dal potenziale dirompente che metterà fine all’attuale era digitale.

Concetti di base

Nel corso della storia, gli esseri umani hanno studiato il funzionamento dei meccanismi della natura attraverso la scienza, sviluppando così nuove tecnologie. All’inizio del XX secolo, lo studio dei fenomeni fisici ha permesso lo sviluppo della meccanica quantistica che ci ha portato a comprendere il funzionamento del mondo microscopico.

Grazie a questi progressi, si è scoperto che il mondo microscopico funziona in modo diverso. È un mondo in cui gli eventi si verificano in maniera del tutto diversa rispetto al mondo macroscopico. Tra i suoi principi ricordiamo:

• La sovrapposizione quantistica. È un meccanismo che descrive la capacità di una particella di trovarsi contemporaneamente in più stati.

• La correlazione (o entanglment) quantistica. Due particelle separate possono essere correlate in modo che l’una, quando interagiscono, influenzi lo stato quantico dell’altra.

• Il teletrasporto quantistico. Usa la correlazione quantistica per inviare informazioni da un luogo a un altro senza la necessità di “trasportarle” fisicamente.

Le tecnologie quantistiche di basano su questi principi propri delle particelle subatomiche. La comprensione del mondo microscopico ci consente di progettare delle tecnologie che saranno in grado di migliorare la vita delle persone.

Cosa è l’informatica quantistica?

Come abbiamo già detto, l’informatica classica si basa sul sistema binario. Quando interagiamo con un computer, si creano, si modificano e si cancellano stringhe di zeri e uno: i cosiddetti bit.

L’informatica quantistica utilizza come unità di base dell’informazione il qubit. I qubit, a differenza dei bit, possono trovarsi all’interno degli infiniti stati intermedi tra zero e uno. Questo fenomeno è noto con il nome di sovrapposizione quantistica.

Ci teniamo a sottolineare che questa nuova tecnologia non solo permetterebbe ai computer quantistici di essere più veloci, ma anche di utilizzare degli algoritmi che consentirebbero di eseguire le operazioni in modo completamente diverso. Per esempio, un computer quantistico potrebbe decifrare tutti i tipi di crittografia esistenti oggi.

Perché è importante l’informatica quantistica?

Esistono già alcune tecnologie che utilizzano i fenomeni quantistici, come i laser o la risonanza magnetica. I progressi di questa tecnologia avranno un’influenza trasversale in tutti i settori. Ad esempio, in quei settori dell’informatica che si occupano dell’autenticazione, dello scambio e dell’archiviazione sicura dei dati. Questo tipo di tecnologia avrà un impatto molto rilevante sulla sicurezza informatica e sul blockchain.

S potrà migliorare e potenziare l’intelligenza artificiale, la segretezza delle comunicazioni militari e permettere, ad esempio, di far navigare un sottomarino senza dipendere dai segnali satellitari. L’industria chimica potrebbe usare questa tecnologia per progettare nuovi farmaci e nuovi materiali o per simulare la reazione dei componenti chimici. Il settore della logistica potrebbe migliorare la distribuzione delle merci e così via…

Se le promesse dei computer quantici si realizzeranno, saremo la prima generazione a sperimentare un salto senza precedenti nella capacità di elaborazione delle informazioni. Per adesso, si investe molto nella ricerca.

Molti governi sono interessati a questa nuova tecnologia. Nel 2017, gli Stati Uniti d’America hanno investito 241 milioni di dollari e la Cina e l’Europa circa 1,1 miliardi di dollari. Uno dei settori tecnologici in cui tutte le grandi potenze mondiali vogliono investire per non rimanere indietro.

Tuttavia, i computer quantistici sono ancora difficili da costruire e programmare. Nonostante sul mercato esistano diversi modelli, non è ancora stato sviluppato un prototipo che superi i computer tradizionali. Si sta ancora lavorando per ottenere il cosiddetto “vantaggio quantistico”.