Computer Quantistici: storia e guida al funzionamento

Cosa sono i computer quantistici, perché rappresentano il futuro e come funzionano? Vediamo una breve guida a quella che è, senza ombra di dubbio, una delle innovazioni tecnologiche più rivoluzionarie di sempre nella storia.

• La storia 
• Come funzionano i computer quantistici
• I qubit: l’unità di base della computazione quantistica
• Il futuro dei computer quantistici

La storia

I computer quantistici rappresentano una delle più rivoluzionarie innovazioni tecnologiche degli ultimi anni. Questi
dispositivi utilizzano i principi della meccanica quantistica per eseguire calcoli a velocità mai viste prima. In questo
articolo, esploreremo cosa sono questi computer, da quanto tempo esistono e come funzionano nel dettaglio
minuzioso.

La storia dei computer quantistici affonda le sue radici negli anni ’80, quando il fisico Richard Feynman propose l’idea

di utilizzare la meccanica quantistica per la computazione. Nel 1994, Peter Shor scoprì un algoritmo quantistico in
grado di fattorizzare numeri primi molto più velocemente dei migliori algoritmi classici, alimentando l’interesse nella
ricerca sulla computazione quantistica. Da allora, la tecnologia ha fatto passi da gigante, con aziende come IBM, Google
e Intel che lavorano allo sviluppo di questa tipologia di PC.

Come funzionano i computer quantistici

A differenza dei computer classici, che utilizzano bit per rappresentare l’informazione in forma di 0 o 1, i computer
quantistici utilizzano qubit. I qubit possono esistere in uno stato di sovrapposizione, che permette loro di essere sia
0 che 1 contemporaneamente. Questa proprietà consente a questi computer di eseguire più calcoli in parallelo,
aumentando notevolmente la velocità di elaborazione.

Inoltre, i computer quantistici possono utilizzare l’entanglement, una proprietà della meccanica quantistica in cui lo
stato di due particelle è correlato indipendentemente dalla distanza tra di esse. Questo significa che un qubit può
influenzare l’altro, consentendo di eseguire operazioni complesse come la simulazione di molecole e la risoluzione di
problemi di ottimizzazione.

I qubit sono l’unità di base della computazione quantistica e possono essere realizzati in diverse forme. Ad esempio, un qubit può essere realizzato utilizzando lo spin di un elettrone, lo stato di un fotone polarizzato o la carica di un singolo elettrone. La scelta del tipo di qubit dipende dalle esigenze dell’applicazione, ma tutti devono essere
controllati in modo preciso per eseguire calcoli quantistici.

Questa particolare tipologia di computer ha il potenziale di rivoluzionare molte aree della scienza e della tecnologia. Ad esempio, essi possono essere utilizzati per simulare molecole complesse, migliorando la ricerca sui materiali e la progettazione di farmaci.

Inoltre, possono essere utilizzati per risolvere problemi di ottimizzazione, migliorando l’efficienza nella
gestione della logistica e dei trasporti. Tuttavia, ci sono ancora molte sfide tecniche da superare prima che questi
dispositivi possano essere utilizzati su larga scala.

Il futuro dei computer quantistici

Il futuro dei computer quantistici è entusiasmante e pieno di potenziali nuove applicazioni. Le aziende continuano a
investire nella ricerca e nello sviluppo di questa tecnologia, cercando di superare le sfide tecniche e di aumentare il
numero di qubit utilizzabili. Si prevede che i computer quantistici diventeranno sempre più comuni e potenti, aprendo
nuove strade per la ricerca scientifica e l’innovazione tecnologica.

Al momento, diversi computer quantistici sono in funzione, sebbene siano ancora in fase di sviluppo e miglioramento. Alcuni dei più noti sono:

1. IBM Quantum Experience: IBM ha lanciato il suo primo computer quantistico nel 2016, chiamato IBM Quantum Experience. Da allora, IBM ha continuato a sviluppare e migliorare la sua piattaforma quantistica, rendendo disponibili diversi sistemi quantistici per i ricercatori e gli sviluppatori attraverso il cloud.
2. Google Sycamore: Nel 2019, Google ha annunciato di aver raggiunto la supremazia quantistica con il suo processore quantistico Sycamore, composto da 53 qubit. La supremazia quantistica si verifica quando un computer di questo tipo è in grado di risolvere un problema che sarebbe impossibile o richiederebbe un tempo eccessivo per essere risolto da un computer classico.
3. D-Wave Systems: D-Wave Systems è un’azienda canadese che si concentra sulla produzione di computer quantistici basati sull’adiabatic quantum computing, un approccio diverso rispetto ai circuiti quantistici utilizzati da IBM e Google. D-Wave ha rilasciato diversi computer quantistici, tra cui l’ultimo, il D-Wave Advantage, con 5.000 qubit.
4. Rigetti Computing: Rigetti Computing è un’azienda statunitense che sviluppa computer quantistici e piattaforme software per accelerare la ricerca e lo sviluppo quantistico. L’azienda ha presentato il suo primo computer quantistico nel 2017 e da allora ha continuato a sviluppare nuovi sistemi e piattaforme.

Questi computer quantistici rappresentano solo l’inizio dell’era della computazione quantistica. Mentre la tecnologia continua a progredire, è probabile che vedremo ulteriori miglioramenti e nuovi sistemi quantistici emergere nel prossimo futuro.

In sintesi, i computer quantistici rappresentano una delle più grandi innovazioni tecnologiche degli ultimi anni.
Utilizzando i principi della meccanica quantistica, questi dispositivi possono eseguire calcoli a velocità mai viste
prima, aprendo nuove strade per la ricerca scientifica e l’innovazione tecnologica. Sebbene ci siano ancora molte sfide
tecniche da superare, il futuro di questa tecnologia è entusiasmante e pieno di potenziale.