Arrivano i computer quantistici e la storia inizia con i videogame

Se un dottore in fisica si mette a creare giochi per computer, un motivo c’è. Diciamo due: intanto perché gli piace, e poi perché è un buon modo per spiegare al pubblico cosa siano i computer quantici e perché tra una decina d’anni ci cambieranno la vita. “Gli articoli scientifici più in voga vi diranno che si tratta di nuovi, strani tipi di macchine. Che usano un numero impensabile di universi paralleli per aumentare la velocità di calcolo, impiegando nel processo principi che avevano confuso addirittura Einstein”, scrive sul suo blog James Wootton, ricercatore di origini britanniche attualmente in forze all’Università di Basilea.

Insomma, che sono “scatole magiche in grado di far mangiare la polvere alle stupide macchine a transistor attuali”. Vero. Eppure, per quanto eccitante sia, metterla così “fa sembrare la computazione quantistica un’arte arcana, accessibile solo agli scienziati più intelligenti”. E invece no: è a portata di tutti. Lui, Wootton, ne ha la prova: la sua versione di battaglia navale per computer quantistico è giocabile da chiunque in rete sulle macchine di Ibm: basta scaricare il codice dal sito e seguire le istruzioni.

C’è di più: il linguaggio di programmazione utilizzato per crearla è lo stesso impiegato quotidianamente da milioni di programmatori nel mondo per realizzare software (si tratta di Python, e può interfacciarsi ai computer quantici di Ibm tramite un particolare strumento di sviluppo ndr.). Idealmente qualunque informatico potrebbe quindi mettersi a scrivere applicazioni per questo nuovo tipo di computer. «Spesso si dice che è difficile capire come funzioni davvero la meccanica quantistica e i computer fondati su questi concetti ‘esotici’ della fisica. Eppure, se riusciamo a scrivere dei programmi per queste macchine significa che a un certo livello ne possiamo cogliere gli aspetti fondamentali. Quello che stiamo facendo noi, prima generazione di programmatori quantistici, è porre le basi per la seconda generazione. Saranno loro a trovare gli impieghi più utili per queste macchine».

La base della rivoluzione quantistica nell’informatica sta nell’infinita maggiore potenza dei nuovi calcolatori rispetto a quelli tradizionali. Grazie alla loro concezione sono in grado di individuare soluzioni molto più rapidamente rispetto ai normali processori a transistor. Tanto rapidamente che un singolo computer potrebbe in poche ore eludere anche i sistemi di sicurezza informatica considerati attualmente inviolabili. «Sono macchine che, per così dire, sono in grado di trovare scorciatoie tra il problema e la soluzione», precisa Wootton. Per ora la differenza tra i due mondi non si è ancora vista. La linea di demarcazione è però vicina. È stata chiamata, un po’ pomposamente, “supremazia quantistica”, ovvero quel momento in cui il comportamento di un computer quantistico

sarà talmente complesso da non poter essere più simulato nemmeno da un supercomputer tradizionale. Ibm e Google si stanno avvicinando rapidamente a tale linea, con macchine formate da, rispettivamente, 50 e 49 bit quantici. «Ci vorranno però ancora anni prima di tagliare il traguardo – spiega Wootton –. Il problema è che le attuali macchine sono piuttosto inaffidabili» a causa dei numerosi errori ‘di calcolo’ dovuti alle interferenze dell’ambiente esterno sui bit quantici. Non ci si può quindi ancora fidare dei risultati che forniscono, per cui ogni risposta uscita da un calcolatore quantistico deve essere comunque verificata da un computer tradizionale.

Eliminare gli errori è quindi il primo, indispensabile, passo verso la supremazia quantica: «È esattamente di questo che mi occupo – rileva il nostro interlocutore –. Sviluppo giochi, ma allo stesso tempo cerco anche vie per correggere gli errori». Non a caso la prima applicazione ludica pubblicata da Wootton (per smartphone e web) denominata Decodoku è stata una sorta di solitario utile per scovare strategie nel campo della gestione degli errori. «I computer quantistici attuali sono macchine pessime: hanno pochi bit e sono molto poco accurate. Sono però anche straordinari esperimenti di fisica e metterle a disposizione di tutti vuol dire che più di qualcuno troverà degli utilizzi creativi». Né più né meno di come mettere a disposizione gli ‘app store’ per i telefonini ha favorito il proliferare di app per ogni esigenza.

Per raggiungere il pieno regime la tecnologia quantistica necessita però ancora di tempo: «Ci vorrà un decennio. Attualmente le persone sono comunque già riuscite a sviluppare algoritmi che garantiscono un grande aumento nella velocità di calcolo. Ci sono anche applicazioni nell’intelligenza artificiale e nell’apprendimento automatico. Personalmente ritengo però che saranno utilissime nella simulazione della fisica quantistica in sé. Capire e predire certi fenomeni subatomici porterà a miglioramenti in tantissimi campi, non da ultimo nella medicina. Forse non riusciremo a risolvere tutti i problemi energetici della Terra, non potremo nutrire tutti gli affamati e uccidere il cancro, ma sicuramente sapremo fare cose buone». Certo è che quello che stiamo vivendo è un momento storico: «È strano. Queste macchine erano fantascienza fino a ieri. Oggi improvvisamente ci sono. Si tratta di una rivoluzione. E la Svizzera ne fa parte a pieno titolo dal momento che, sul tema, la ricerca elvetica è di punta».