Quanto siamo lontani dal Computer Quantistico

Il computer quantistico è spesso mitizzato: oltre ad attribuirgli la capacità di risolvere qualsiasi problema, si pensa anche che lo faccia in maniera istantanea “testando” tutte le possibili soluzioni in un colpo solo. Ebbene, non è proprio così.

La prima idea di computer quantistico nacque dal fisico Richard Feynman quando, nel 1982, idealizzò un dispositivo basato sui fenomeni della meccanica quantistica, branca della fisica che studia il comportamento della materia su scala davvero molto, molto, molto… molto piccola (subatomica). Sfruttando determinati risultati di questo campo di studi, il computer quantistico risolverebbe problemi ad ora non risolvibili con i computer classici, ma non tutti!

Nasce il qubit

Tale dispositivo getta le basi sul qubit, bit quantistico, al posto del comune bit.
Il bit (BInary digiT), introdotto dal matematico Claude Shannon nel 1948, costituisce l’alfabeto dei moderni computer: esso può assumere come valore o 0 o 1, ed 8 di essi formano un Byte. Il qubit può essere pensato come una particella in rotazione su se stessa o in senso orario o in senso antiorario. Esso gode inoltre di una particolare proprietà detta “superposizione”, in cui le due differenti rotazioni esistono in contemporanea, permettendo ad una “manciata” di particelle in questa superposizione di portare tantissima informazione.
Oltre al bit quantistico, tale dispositivo poggia su complicati (ma utilissimi!) fenomeni fisici: il principio di sovrapposizione degli effetti e l’entanglement quantistico. Non ci soffermiamo a parlare di loro, basti sapere che la fisica è dalla nostra!

La velocità come punto di forza

Il computer quantistico risolverebbe in maniera drastica specifici problemi legati, per esempio, a tempistiche di elaborazione molto lunghe. Un esempio?
La fattorizzazione di interi, ossia il vedere un numero intero come prodotto di particolari numeri “più piccoli”, detti primi, i quali hanno speciali proprietà.
Il computer classico, trovandosi davanti numeri molto molto grandi, potrebbe impiegare anni per eseguire questo compito. Con i computer quantistici tale problema sarebbe risolto molto rapidamente. Possiamo pensare a tale dispositivo come un risolutore di problemi del tipo “Ho nascosto qualcosa. Devi trovarlo in maniera molto rapida!”. Nel nostro esempio, ciò che è stato nascosto sono i numeri primi!
Per pensare alla maestosità di questo risultato basti pensare che gran parte della crittografia moderna pone la sua forza sul fatto che i moderni calcolatori non siano in grado di fattorizzare numeri giganteschi con tempistiche efficienti. Un computer quantistico obbligherebbe a drastici (e rapidi!) cambiamenti in questo settore, volendo evitare danni potenzialmente irreparabili alla sicurezza informatica.

Le grandi aziende ci stanno già lavorando

Per questo motivo, alcune tra le più importanti aziende informatiche si stanno muovendo verso la tecnologia quantistica. La D-Wave Systems ha realizzato un prototipo di computer quantistico, il D-Wave, acquistato da Google in collaborazione con la National Security Agency (NSA) americana per 10 milioni di dollari. Tuttavia, sebbene abbia capacità di elaborazione dati molto elevate,non rappresenta ancora un computer quantistico totalmente funzionante.
La stessa NSA ha annunciato sul suo sito internet la volontà di un transito dalla crittografia ellittica a quella quantistica, sebbene attraverso le documentazioni fatte trapelare da Edward Snowden non sembra essere ancora giunta ad un punto di svolta chiave. Anche Microsoft ha recentemente iniziato una più intensa ricerca verso questo settore.

Prepariamoci al futuro

Tuttavia, sebbene i luoghi comuni immaginano il computer quantistico come un qualcosa di “magico” in grado di risolvere qualsiasi problema istantaneamente, ci sono delle limitazioni sul suo funzionamento. Dimostrazioni matematiche, partite a scacchi o programmazioni di voli aerei soffrirebbero ancora come soffrono con i classici computer.
Nonostante l’informatica quantistica sia ancora in fase embrionale, si può pensare che in un futuro prossimo si avrà una svolta nel modo in cui siamo abituati a pensare al computer ed in particolare alla sicurezza. Per questo motivo bisogna essere pronti al cambiamento in modo da non doverne soffrire, ma anzi da poter beneficiare delle possibilità che tale dispositivo sarà in grado di offrire.

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Luca Zanolini

Laureato in Matematica, sin da piccolo ha la passione per i numeri e la tecnologia. Inizia il suo percorso accademico con un diploma di perito informatico e, dopo un anno di Ingegneria in tale settore, capisce che il suo interesse è per i ragionamenti e per le strutture astratte che stanno alla base di ogni scienza. Decide quindi di iscriversi alla facoltà di Matematica, sviluppando nel corso dei 5 anni un forte interesse per la logica, l'algebra astratta e per la crittografia! Lavora ad una tesi magistrale dal titolo Pairing-Based Cryptography, in cui analizza un aspetto particolare della crittografia ellittica su campi finiti. E' cintura nera FIJLKAM di Karate, ha la passione per le serie televisive, gli anime, i fumetti ed i videogiochi. Il motto che più lo identifica è quello della Royal Society: "Nullius in verba".

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