Equipaggiato con 105 qubit (il precedente Sycamore si arrestava a 72), il chip Willow di Google potrebbe rivoluzionare l’informatica odierna, anticipando il debutto del quantum computing, anche se il dispositivo al momento è solo sperimentale e mancano anni alla più grande rivoluzione informatica di sempre, insieme all’AI.
Con impatti potenzialmente enormità sull’Umanità. Sì perché se il quantum computing diventa realtà può risolvere problemi che gli attuali computer non riescono ad affrontare, come la scoperta di farmaci migliori, di fonti di energia pulita e illimitata.
Google riporta che Willow in cinque minuti può fare un calcolo che ai supercomputer più veloci di oggi richiederebbe 10^25 di anni, molto più dell’età dell’universo.
“Willow di Google è l’ulteriore dimostrazione pratica che è possibile progressivamente raggiungere le tappe necessarie allo sviluppo di un computer quantistico universale completo”, commenta Enrico Prati, professore associato di Fisica teorica della materia al Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano.
Il processore del colosso di Mountain View imprime una svolta importante importante perché ha risolto un problema che si trascinava da quasi 30 anni e che rappresentava un ostacolo insormontabile nello sviluppo del settore. Il chip di Google è riuscito ad invertire la tendenza del quantum computing di aumentare gli errori all’incremento di qubit. Ora avviene l’opposto e ciò apre alla produzione in futuro di computer quantistici affidabili.
Cos’è il quantum computing
Il computer quantistico è una tecnologia che invece che sulle leggi della fisica e della teoria dell’informazione classica, in cui tutto è codificabile in 0 e 1 (i bit), si fonda sulla fisica delle particelle, aprendo alla possibilità di decodificare le informazioni su qubit ovvero l’unità di informazione quantistica di un processore.
L’unità vanta tutte le combinazioni possibili tra 0 e 1, uno stato quantistico che può stare tra 0 e 1 e che richiede anche un sistema di raffreddamento per portarlo il più possibile vicino allo 0 assoluto (-273,15 gradi centigradi, ndr) . Nel corso dell’interazione dei qubit, inoltre, essi loro possono aumentare il numero di stati di informazioni da gestire.
“Il quantum computing consiste nello svolgere calcoli utilizzando la materia stessa al suo livello quantistico, organizzandola in circuiti fatti di atomi, fotoni e così via, e programmandoli con algoritmi in precedenza sconosciuti, che ricadono nella categoria degli algorimi quantistici“, spiega ad Agenda Digitale Enrico Prati.
Queste caratteristiche fanno sì che il computer quantistico possa effettuare una computazione attualmente impossibile su un computer classico, dal momento la complessità di queste operazioni è superiore, permettendo – se è possibile una metafora – di trovare un ago in un pagliaio a velocità impressionanti.
La meccanica quantistica per la risoluzione di problemi permette ai computer quantistici di utilizzare il comportamento delle particelle più piccole per l’elaborazione di dati molto più veloce dei computer tradizionali.
Le tappe del computer quantistico
A fine dicembre 2023 Ibm presentava il processore quantistico “più performante al mondo” di allora, Ibm Quantum Heron, basato su un’architettura di nuova concezione capace di quintuplicare la riduzione di errori rispetto alla generazione precedente, insieme a Quantum System Two, il primo computer quantistico modulare. L’uso del quantum computing di Big Blue inizierà nel 2030, conclusa la fase di test e transizione.
Giorni fa Google ha svelato il nuovo chip quantistico, Willow, un processore che punta a sfruttare i principi della fisica delle particelle, per realizzare un computer che in 5 minuti potrebbe risolvere problemi che gli odierni supercomputer più veloci al mondo risolvono impiegando milioni di anni.
I vantaggi del quantum computing
Il computer quantistico permette di capire cosa finora ignote, a simulare cose finora impossibili, risolvendo problemi ancora irrisolti. Per esempio, permette la simulazione delle proteine senza approssimazioni, lo sviluppo di farmaci in maniera più accurata, design di nuovi materiali, accelerare il processo di decision making in modo più oculato su progetti che presentano innumerevoli variabili, scoprire strutture dentro dati molto complessi.
“Il principale vantaggio dimostrato è che alcuni algoritmi possono essere svolti in tempi infinitamente più brevi. Tuttavia ci sono anche altri vantaggi, come il bassissimo consumo energetico per svolgere determinati calcoli rispetto ai supercomputer convenzionali, oppure la loro maggiore capacità di comprimere l’informazione e quindi utilizzare meno risorse”, avverte il professor Prati.
In ambito di simulazione di sistemi, il quantum computing può dare una mano a “progettare reattori a fusione nucleare, a comprendere come funzionano i farmaci e lo sviluppo farmaceutico, sarebbe inoltre rilevante anche per progettare batterie per auto migliori e un altro lungo elenco di attività simili” ha spiegato alla Bbc Hartmut Neven, il capo del laboratorio di intelligenza artificiale quantistica di Google.
Altro beneficio riguarda la possibilità di rilevare cyber attacchi più rapidamente. Da una ricerca dell’Università di Milano emerge che rilevare gli attacchi informatici può avvenire fino a 64 volte più velocemente.
Le criticità legate al quantum computing
Se il quantum computing offre enormi vantaggi, presenta anche alcuni problemi. Per esempio, tendono a commettere errori, in proporzione con l’incremento del numero di qubit. Tuttavia, i ricercatori di Google dichiarano di aver invertito questa tendenza, progettando il nuovo chip in cui il tasso di errore cala man mano che cresce il numero di qubit.
Ma il computer quantistico presenta un’altra criticità. Infatti apre voragini sul fronte della cyber sicurezza. Il computer quantistico sarà infatti in grado di mandare in frantumi le chiavi crittografiche che oggi usiamo su internet e che presiedono il funzionamento delle password. Bucare la crittografia permetterebbe a malintenzionati di salvare delle informazioni oggi e poi decifrarle tra vent’anni, quando saranno disponibili i computer quantistici.
Infatti, in attesa dell’avvento del quantum computing, gli esperti stanno lavorando alla standardizzazione di nuovi algoritmi che andranno a rimpiazzare quelli attuali. Gli enti regolatori sono infatti fortemente impegnati nella sostitizione dei metodi crittografici attualmente.
I quantum computer “sono diventati noti all’inizio per poter attaccare in futuri gli algoritmi più diffusi di cifratura, ma nel frattempo gli algoritmi di cifratura si sono evoluti”, evidenzia Enrico Prati.
Prospettive dopo Google
Le potenzialità del quantum computing “sono infinite: si va dalla genomica alla chimica alla finanza fino alla cybersecurity e all’aerospazio”, sottolinea Enrico Prati: “Come Quantum Intelligence Lab al Dipartimento di Fisica della Statale di Milano stiamo sviluppando algorimi per lo spazio, per la cybersecurity, per la fisica nucleare, per la finanza, la fluidodinamica e soprattutto per l’intelligenza artificiale quantistica”.
Willow di Google dimostra che è possibile lo sviluppo di un computer quantistico universale completo. “Ciascuno di questi passaggi è importante ma ce ne sono ancora diversi che ciascuna delle tecnologie concorrenti (superconduttori, fotoni, ioni intrappolati eccetera) dovrà sviluppare affinché si consegua il traguardo finale di un computer quantistico. Anche il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano sta sviluppando un computer quantistico basato su fotoni, della stessa tipologia di quelli grazie ai quali si sono dimostrati due anni un vantaggio quantistico. La strada da percorrere è ancora lunga ma i risultati già raggiunti sono promettenti”, conclude Enrico Prati.
