In che modo il quantum computing cambierà i rapporti con i computer?
Ai giorni nostri, i computer standard sono indubbiamente avanzati rispetto a quelli che potevamo mettere insieme qualche decennio fa. Tuttavia, per quanto siano veloci e diversificati i computer ora, è difficile immaginare qualcosa che potrebbe essere ancora migliore. Entra nell’informatica quantistica. Questo campo della scienza mira a utilizzare le leggi dell’universo per raggiungere obiettivi incredibili.
Quindi, cos’è esattamente l’informatica quantistica e come influenzerà il nostro mondo in futuro? Di seguito l’analisi del sito specializzato Makeuseof.com.
Cos’è il Computer Quantistico?
Sebbene la dinamica del calcolo quantistico sia ancora oggetto di studio oggi, è emersa originariamente negli anni ’80 dal fisico Paul Benioff. In questo momento, Benioff ha proposto un modello di calcolo quantistico della macchina di Turing. Successivamente, gli individui successivi hanno contribuito a sviluppare la teoria e l’applicazione dell’informatica quantistica, inclusi Isaac Chuang e Neil Gershenfeld.
La definizione di calcolo quantistico varia leggermente a seconda del sito che visiti. La sua forma più elementare è un tipo di calcolo che si basa sulla meccanica quantistica per funzionare. Mentre i computer quantistici una volta erano solo una teoria sulla carta, ora stanno prendendo vita.
Quindi, con che tipo di computer quantistici abbiamo a che fare oggi?
Il calcolo quantistico è ancora molto in fase di sviluppo. È un campo incredibilmente complesso che ha lasciato il posto a numerosi modelli prototipo, come il computer quantistico Sycamore di Google. Nel 2019, Google ha annunciato che Sycamore ha impiegato pochi minuti per risolvere un calcolo che avrebbe richiesto 10.000 anni a un supercomputer. Ma cosa c’è di diverso nei computer quantistici? Come possono compiere imprese così grandi?
Le basi del computer quantistico
Un computer tipico utilizza unità note come bit per funzionare. Un bit può e avrà sempre e solo uno di due valori: zero o uno. Questi bit vengono utilizzati per scrivere codice binario, un punto fermo nel mondo informatico.
D’altra parte, qualcosa noto come bit quantistico (qubit) è l’unità di base dei computer quantistici. Sono queste unità di cui i computer quantistici hanno bisogno per archiviare dati ed eseguire funzioni. Un qubit può trasportare informazioni in uno stato quantistico e può essere generato in diversi modi, ad esempio attraverso lo spin di un elettrone.
I qubit possono anche assumere un numero qualsiasi di forme, come un fotone o uno ione intrappolato. Queste sono particelle infinitamente piccole che costituiscono la base del nostro universo.
I qubit hanno molto potenziale. Attualmente sono utilizzati nei computer quantistici per risolvere algoritmi quantistici multidimensionali ed eseguire modelli quantistici. La cosa incredibile dei qubit è che possono esistere in più stati contemporaneamente. Ciò significa che possono essere contemporaneamente zero, uno o qualsiasi altra via di mezzo.
A causa di questa proprietà, i qubit possono considerare più possibilità contemporaneamente, il che offre ai computer quantistici la capacità di eseguire calcoli prima che lo stato di un oggetto diventi misurabile. Ciò consente ai computer quantistici di risolvere problemi complessi molto più velocemente dei normali computer.
I vantaggi dei computer quantistici
Il più grande vantaggio dei computer quantistici è la velocità con cui possono eseguire calcoli. Tale tecnologia può fornire velocità di elaborazione che i computer tradizionali non saranno mai in grado di raggiungere. I computer quantistici sono anche molto più in grado di risolvere problemi più complessi rispetto ai computer tipici e possono eseguire simulazioni altamente complesse.
Questa capacità avanzata custodita dai computer quantistici viene talvolta definita “superiorità quantistica”, poiché hanno un potenziale ben al di là di ciò che i computer, o anche i supercomputer avanzati, potrebbero raggiungere nei prossimi anni o decenni. Ma i computer quantistici non sono affatto perfetti. Queste macchine presentano alcuni aspetti negativi che potrebbero influire sul loro successo futuro.
Gli svantaggi dei computer quantistici
Poiché i computer quantistici sono ancora allo stadio di prototipo, molti problemi devono ancora essere superati.
In primo luogo, i computer quantistici hanno bisogno di ambienti estremi in cui funzionare. In effetti, queste macchine devono esistere a temperature di circa 450 gradi Fahrenheit. Ciò rende difficile l’accesso ai computer quantistici da parte della maggior parte delle aziende e del pubblico. Inoltre, i computer quantistici sono molto grandi rispetto ai modelli standard odierni, simili a quanto era grande il primo computer. Anche se questo probabilmente cambierà in futuro, contribuirà all’inaccessibilità di questa tecnologia per le persone normali nelle prime fasi di sviluppo.
Anche i computer quantistici hanno ancora a che fare con tassi di errore troppo alti. Per un’integrazione di successo in vari settori, dobbiamo essere sicuri che queste macchine forniscano un alto tasso di successo in modo da poter fare affidamento su di esse.
Ora che comprendiamo le basi dell’informatica quantistica e i suoi pro e contro, vediamo come questa tecnologia può essere applicata in vari settori.
Gli usi del calcolo quantistico
Poiché l’informatica quantistica è ancora in una fase iniziale di sviluppo, vengono lanciate molte idee su cosa potrebbe fare un giorno. Ci sono molte idee sbagliate là fuori riguardo ai computer quantistici, il che è ampiamente dovuto a incomprensioni sulla tecnologia. Alcune persone propongono che i computer quantistici verranno utilizzati per entrare in universi paralleli o persino simulare il viaggio nel tempo.
Sebbene queste possibilità non possano essere esattamente escluse, dobbiamo concentrarci sulle applicazioni più realistiche dell’informatica quantistica che potrebbero essere raggiunte nei prossimi decenni. Quindi, entriamo nelle applicazioni del calcolo quantistico.
1. Intelligenza artificiale e apprendimento automatico
Intelligenza artificiale e machine learning sono altre due tecnologie che sembrano quasi futuristiche ma stanno diventando sempre più avanzate con il passare degli anni. Con lo sviluppo di queste tecnologie, potrebbe essere necessario passare dai computer standard. È qui che potrebbero intervenire i computer quantistici, con il loro vasto potenziale per elaborare funzioni e risolvere calcoli rapidamente.
2. Sicurezza informatica
Man mano che i criminali informatici diventano più sofisticati, aumenta la nostra necessità di livelli elevati di sicurezza informatica. Oggi, la criminalità informatica è sempre più comune, con migliaia di persone prese di mira mensilmente.
Utilizzando l’informatica quantistica, un giorno potremmo essere in grado di sviluppare più facilmente protocolli di sicurezza informatica di alto livello in grado di affrontare anche gli attacchi più sofisticati.
L’informatica quantistica ha anche il potenziale per dare una mano nella crittografia, in particolare in un campo noto come crittografia quantistica. Questo esplora l’atto di sfruttare la meccanica quantistica per svolgere funzioni crittografiche.
3. Sviluppo di farmaci
La capacità dei computer quantistici di prevedere l’esito delle situazioni può renderli efficaci nello sviluppo di farmaci. Un computer quantistico potrebbe un giorno aiutare a prevedere come agiscono determinate molecole in determinati scenari. Ad esempio, un computer quantistico potrebbe prevedere come si comporterebbe un farmaco all’interno del corpo di una persona.
Questo elevato livello di ricerca potrebbe rendere molto più facile il periodo di tentativi ed errori di sviluppo di farmaci.
Preoccupazioni che circondano l’informatica quantistica
Quando si sta sviluppando un nuovo tipo di tecnologia, è naturale che le persone si sentano un po’ in apprensione. Quindi, l’informatica quantistica dovrebbe essere una preoccupazione per noi?
Si è parlato molto dei rischi per la sicurezza informatica posti dai computer quantistici. Sebbene i computer quantistici possano aiutare a raggiungere livelli più elevati di sicurezza digitale, le cose potrebbero andare diversamente. Sebbene questa minaccia sia al momento ipotetica, c’è la possibilità che possa trasformarsi in un problema nei prossimi anni, in particolare quando i computer quantistici diventeranno accessibili alla popolazione più ampia. Alcune aziende stanno già offrendo in anticipo servizi “VPN a prova di quantità.
Poiché i computer quantistici possono risolvere problemi molto complessi, il loro potenziale per cracking delle password e decrittografia dei dati più efficace aumenta. Mentre anche i supercomputer faticano a trovare chiavi di decrittazione di grandi dimensioni, i computer quantistici potrebbero un giorno essere in grado di decrittografare facilmente i dati sensibili, il che sarebbe un’ottima notizia per gli attori malintenzionati.
L’informatica quantistica ci spingerà verso il futuro
Le possibilità offerte dall’informatica quantistica sono a dir poco incredibili e un giorno saranno realizzabili. Sebbene il calcolo quantistico sia ancora nelle sue fasi iniziali, i continui progressi in questo campo potrebbero portarci a enormi prodezze tecnologiche. Solo il tempo lo dirà con questo!
