Computer quantistico: che cos’è, come funzione e a cosa serve

L’ambitissimo Premio Nobel per la Fisica quest’anno è andato ai tre pionieri del computer quantistico. Di cosa si tratta esattamente? Scopriamolo insieme.  

Alain Aspect, 75 anni, John Clauser, 79, e Anton Zeilinger, 77: sono loro i tre fisici vincitori del prestigiosissimo Premio Nobel 2022. Le loro ricerche hanno aperto la strada ai potenti e velocissimi computer quantistici. Vediamo di cosa si tratta nello specifico.

Il computer quantistico dalla A alla Z

Un computer o calcolatore quantistico utilizza le proprietà quantistiche della materia, come la sovrapposizione degli stati e l’entanglement, per effettuare operazioni su dei dati. A differenza di un calcolatore classico, basato su transistori che operano su dati binari (codificati come bit, 0 o 1), il calcolatore quantistico opera con bit quantistici, o qubit, di cui lo stato quantistico può possedere più valori, o meglio un singolo valore quantistico che corrisponde simultaneamente a più valori classici.

I qubit sono realizzati usando sistemi fisici, come l’orientamento di un fotone o lo spin di un elettrone, e risultano molto complessi grazie alla loro capacità di collocarsi in diverse disposizioni contemporaneamente: una proprietà nota come sovrapposizione quantistica. Inoltre, come accennato, i qubit possono essere collegati tra loro inestricabilmente attraverso il fenomeno dell’entanglement quantistico, che li rende capaci di rappresentare più cose allo stesso tempo.

E’ proprio per questa loro capacità che i computer quantistici sono molto più vantaggiosi rispetto ai sistemi classici. In situazioni in cui esiste un gran numero di combinazioni possibili, il computing quantico può considerarle tutte simultaneamente. Le applicazioni sono infinite: dal controllo del traffico in tempo reale al calcolo delle rotte ottimali, passando per previsioni meteorologiche sempre più accurate e il calcolo dei modelli climatici, per non parlare degli impieghi in finanza, chimica, medicina e non solo.

Per il momento, purtroppo, i computer quantistici sono altamente sensibili a calore, campi elettromagnetici e collisioni tra le molecole d’aria che possono far perdere al qubit le sue proprietà quantiche. Tale inconveniente, noto come decoerenza quantistica, causa un blocco del sistema che peggiora all’aumentare del numero di particelle coinvolte.

Insomma, i computer quantistici devono proteggere i qubit dal maggior numero possibile di interferenze esterne, isolandoli fisicamente, mantenendoli a una temperatura controllata o annichilendoli con impulsi di energia particolarmente efficaci e precisi. Nuovi studi sono stati condotti per sviluppare tecniche che permettano di risolvere tali problemi e rendere questo genere di dispositivi sempre più resistenti e performanti, aiutandoci a decifrare un futuro più denso che mai di rischi e incognite.