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Approfondimento Tech

Google raggiunge la supremazia quantistica, sviluppi e rischi del “quantum”

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Dopo le indiscrezioni di settembre, Google ammette a Nature di aver raggiunto la supremazia quantistica con un computer milioni di volte più potente di qualsiasi altro computer in commercio.

“Il nostro processore Sycamore impiega circa 200 secondi per campionare un’istanza di un circuito quantistico un milione di volte: i nostri benchmark indicano attualmente che per un supercomputer classico all’avanguardia questo stesso lavoro richiederebbe circa 10.000 anni” spiega il team guidato da Frank Arute.

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Google aveva annunciato la collaborazione con Nasa già nel 2013, quando per la prima volta si parlò di “D-Wave chip” e della struttura di un processore quantistico (in foto, un chip del computer quantistico D-Wave X2).

Come funziona un computer quantistico

I computer tradizionali utilizzano i bit digitali, che sono rappresentati da un codice binario: ogni bit può avere valore 1 o 0. In contrapposizione, l’unità fondamentale dei computer quantistici, il qubit, può anche rappresentare entrambi i valori contemporaneamente. Un computer quantistico presenta dunque tre proprietà:

  • sovrapposizione di stati – un computer quantistico è capace di svolgere i calcoli in contemporanea grazie alla sovrapposizione dei valori classici;
  • interferenza – i qubit possono influenzarsi a vicenda anche se non sono fisicamente connessi;
  • entaglement – i qubit possono essere intrecciati tra loro portando una correlazione profonda.

In sostanza, un calcolo che viene riportato in qubit può essere elaborato con modi non paragonabili a quelli di un computer classico, questo permette ai computer quantistici di risolvere in un paio di giorni problemi che con un computer classico richiederebbero milioni di anni.

“Si tratta di una tecnologia sconvolgente, in grado di cambiare il modo in cui facciamo qualsiasi cosa” spiega Deepak Biswas dal centro di ricerca Nasa, in California.

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Il computer quantistico “D-Wave 1,097-qubit” nasce dalla collaborazione tra D-Wave, NASA, Google e USRA.

Perché Google e IBM puntano al quantum computing?

Due paper pubblicati dal team Google Quantum un anno fa delineavano le aspettative per il futuro e anticipavano l’importanza che l’informatica quantistica potrebbe avere nel machine learning, essendo per l’appunto in grado di risolvere problemi complessi in una frazione del tempo che sarebbe necessario attualmente. Solo pochi mesi dopo, uno studio condotto da IBM e MIT dimostrava come non sia necessario sviluppare computer quantistici “perfetti” per aiutare l’intelligenza artificiale. Al contrario, quelli esistenti ne sarebbero già in grado, soprattutto se affiancati a dei supercomputer classici.

Più in generale, riuscire a “piantare la bandierina” sull’informatica quantistica significa essere i primi a mettere le mani su applicazioni in grado di aprire nuovi mercati o nuovi segmenti all’interno dei business tradizionali. In testa ci sono Google e IBM, ma anche Intel e i big dell’industria del silicio.

Come previsto, tra i primi due concorrenti c’è un’accesa rivalità e non manca qualche frecciatina da parte di IBM, a maggior ragione dopo l’annuncio da parte di Google in cui si proclama vincitrice della “gara” al primo computer quantistico commerciale. Secondo IBM, infatti, Google non avrebbe sfruttato appieno il potenziale di archiviazione del supercomputer utilizzato – presumibilmente per ingigantire i risultati del computer quantistico -, il quale sarebbe in grado di svolgere lo stesso calcolo del quantum computer.

“Una simulazione ideale della stessa attività può essere eseguita su un sistema classico in 2,5 giorni e con una fedeltà molto maggiore” sostengono i ricercatori IBM.

Queste considerazioni sembrano per ora essere state spazzate via, ma il dubbio sulla veridicità dei risultati rimane a molti.
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Applicazioni e utilizzi futuri dell’informatica quantistica, crittografia in pericolo?

La ricerca attuale si estende su vari fronti, ma le applicazioni a noi più vicine per ora riguardano le simulazioni, soprattutto in ambito chimico-biologico – ricerca farmaceutica, creazione di nuovi materiali, analisi dei fertilizzanti. Nel medio-lungo termine potranno beneficiarne anche la finanza, la ricerca scientifica e farmaceutica, la previsione meteorologica, la scienza dei materiali, l’intelligenza artificiale e il machine learning.

Nonostante ciò, Brian Snow – membro di PQ Solutions ed ex direttore tecnico dell’NSA americana – avverte che per quanto i computer quantistici rappresentino un “dono meraviglioso” per la comunità scientifica, saranno anche una “mostruosa minaccia” per la sicurezza del World Wide Web, dato che un giorno gli attacchi quantistici potrebbero spezzare alcuni algoritmi di crittografia utilizzati nelle transazioni finanziarie o nelle comunicazioni militari.

“Ogni singola funzione di sicurezza utilizza una cosiddetta crittografia a chiave pubblica. È un insieme specifico di algoritmi, tutti con con una proprietà in comune: falliscono miseramente sotto un attacco di calcolo quantico“, sostiene Snow, che continua “quindi, il computer quantistico nasce e la sicurezza del web muore“.

Sami Saydjari – fondatore e presidente della Cyber Defence Agency statunitense – stima che, con tre anni di preparazione e un budget di 500 milioni di dollari, un aggressore potrebbe lanciare un attacco informatico e distruggere le infrastrutture statunitensi per 30 giorni, paralizzando le reti di trasporto, manomettendo gas e oleodotti, interrompendo i servizi finanziari e disabilitando le reti di comunicazione. In 30 giorni, i cittadini insorgerebbero e si svilupperebbe una vera e propria guerra tra civili in lotta per l’acqua e il cibo. Le conseguenze di un attacco del genere, magari lanciato a inverno inoltrato, sarebbero devastanti e porterebbero senza dubbio a centinaia di migliaia di morti in tutto il nord-ovest della nazione.

Tuttavia, Saydjari non pensa che un rischio del genere debba limitare lo sviluppo dell’informatica quantistica, anzi, spera che le organizzazioni e i cittadini accolgano l’informatica quantistica e allo stesso tempo siano consapevoli dei possibili pericoli.

Nel frattempo, alcune aziende e organizzazioni si prendono d’anticipo e investono nella ricerca di una crittografia “post quantistica” o “quantum safe“.

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Dal sito Post-Quantum – https://www.post-quantum.com

Quanto manca?

La stessa rivista Nature ci riporta con i piedi per terra:

“Serve molto lavoro prima che i computer quantistici diventino una realtà pratica […], la dimostrazione del team di Google ricorda in molti modi i primi voli dei fratelli Wright. Il loro aereo, il Wright Flyer, non è stato il primo veicolo aereo a volare e non ha risolto alcun problema di trasporto, né ha preannunciato la diffusione degli aerei o ha segnato la fine per altri mezzi di trasporto. L’evento viene ricordato per aver mostrato un nuovo regime operativo: il volo semovente di un aereo più pesante dell’aria. È ciò che l’evento rappresentava […], che era fondamentale. E così è con questo primo rapporto sulla supremazia computazionale quantistica“.

Fonti: Telegraph, AGI, AGI, Nature, Forbes, Telegraph, WeForum.

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Laura Stefan

Scrittrice di successo dall'83, responsabile sicurezza Google e sempre in movimento tra Bali e New York con il mio jet privato.