Glossario · Tecnologie quantistiche
Calcolo quantistico
Un modo di elaborare informazione che sfrutta i fenomeni della meccanica quantistica: non è un computer più veloce in generale, ma uno strumento utile solo su alcuni tipi di problemi.
- In inglese
- quantum computing
- Si dice anche
- computazione quantistica, informatica quantistica
Significato di «calcolo quantistico»
«Quantistico» viene da «quanto», l'unità discreta con cui si misurano certe grandezze fisiche a livello di atomi e particelle. Il calcolo quantistico è l'elaborazione di informazione che sfrutta comportamenti tipici di questa scala — come la sovrapposizione e l'entanglement — invece di limitarsi agli stati di acceso e spento su cui si basa un computer ordinario.
Cosa vuol dire «calcolo quantistico» in una notizia
Nelle notizie, calcolo quantistico indica una macchina che usa qubit al posto dei bit tradizionali per affrontare compiti che un computer classico farebbe con enorme difficoltà o in tempi impraticabili. Non significa un computer generico più veloce: nella grande maggioranza dei calcoli di ogni giorno — scrivere un documento, far girare un sito, elaborare un foglio di calcolo — un computer classico resta l'unico strumento sensato, e lo resterà.
Come funziona, spiegato semplice
Un computer classico rappresenta l'informazione con bit, ciascuno acceso o spento. Un computer quantistico usa i qubit, che possono trovarsi in una sovrapposizione di stati e possono essere collegati fra loro in modi che non hanno un equivalente classico. Ma una misura su un qubit restituisce sempre un solo esito, mai l'insieme delle possibilità: il vantaggio non nasce dall'esaminare tutte le risposte insieme, bensì dal costruire, con una sequenza di operazioni, un'interferenza fra gli stati che amplifica la probabilità delle risposte corrette e cancella quella delle risposte sbagliate, così che la misura finale abbia alta probabilità di restituire quella giusta.
Progettare questa interferenza per un problema specifico è difficile, e riesce solo per una classe ristretta di problemi — per esempio la simulazione di sistemi chimici e molecolari, alcuni problemi di ottimizzazione e alcuni calcoli legati alla crittografia. È questa difficoltà, non un limite di velocità grezza, a spiegare perché i computer quantistici non sono macchine più veloci per ogni compito: per il resto dei calcoli che oggi svolgono i computer, non si conosce un'interferenza quantistica che offra un vantaggio dimostrato.
Il campo è ancora in gran parte sperimentale. Le macchine esistenti sono soggette a errori dovuti alla fragilità degli stati quantistici, e costruire sistemi affidabili su larga scala resta un problema aperto, di cui il qubit logico è un pezzo centrale.
Come si usa
Ricorre negli annunci di aziende e laboratori di ricerca, spesso accanto a cifre sul numero di qubit o a promesse su applicazioni future, e nelle notizie che confrontano il calcolo quantistico con il calcolo classico o con la sensoristica quantistica, un campo diverso e più maturo.
L'errore più comune su «calcolo quantistico»
Credere che un computer quantistico risolva i problemi provando tutte le risposte possibili «in parallelo» e leggendo poi la migliore. Non è così: una misura restituisce sempre un solo esito, mai l'insieme delle possibilità esplorate. Il vantaggio, quando esiste, nasce dal costruire un'interferenza che amplifica le risposte corrette e cancella quelle sbagliate — un'operazione che riesce solo per una classe ristretta di problemi, non da un'esplorazione simultanea di tutte le soluzioni.
Domande frequenti su «calcolo quantistico»
- Che cosa significa calcolo quantistico?
- È un modo di elaborare informazione che sfrutta fenomeni della meccanica quantistica, come la sovrapposizione, usando qubit invece dei bit di un computer ordinario.
- Un computer quantistico è più veloce di uno normale?
- Solo su una classe ristretta di problemi, individuata dalla ricerca. Per la maggior parte dei calcoli di ogni giorno un computer classico resta l'unico strumento adatto.
- Un computer quantistico prova tutte le soluzioni in parallelo e sceglie la migliore?
- No. Una misura restituisce sempre un solo esito, non l'insieme delle possibilità esplorate. Il vantaggio nasce da un'interferenza che amplifica la probabilità delle risposte corrette, non dall'esaminarle tutte insieme.
- Per che cosa si usa il calcolo quantistico?
- Le applicazioni oggi allo studio riguardano soprattutto la simulazione di sistemi chimici e molecolari, alcuni problemi di ottimizzazione e alcuni calcoli legati alla crittografia.
- Il calcolo quantistico è già usato in pratica?
- È in gran parte un campo di ricerca. Le macchine esistenti restano soggette a errori dovuti alla fragilità degli stati quantistici, e la costruzione di sistemi affidabili su larga scala è un problema ancora aperto.