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I computer quantistici surclasseranno i supercomputer grazie a un frigorifero vicino allo zero assoluto

Computer quantico
(Image credit: Shutterstock / Costex)

OQC, azienda inglese che produce computer quantistici diretta da Ilana Wisby, ha messo in cantiere la produzione di un "superfrigorifero". Il progetto vede la collaborazione di Oxford Instruments Nanoscience, specializzata nella produzione di criorefrigeratori. 

OQC sarà la prima ad utilizzare Proteox, un prototipo di criorefrigeratore in grado di raggiungere una temperatura di 5-8 millikelvin (circa -273 °C/-460 °F), molto vicina al celebre "zero assoluto".

Stando a quanto afferma Wisby, temperature così basse consentiranno ad aziende come OQC di portare i computer quantici a livelli mai raggiunti prima incrementando la "stabilità" dei qubits (QuantumBit), ovvero le unità di informazione quantistica.

“Gli effetti quantistici avvengono solo in ambienti a bassissima energia, e l'energia è temperatura. In sostanza, abbiamo bisogno di temperature estremamente basse, dato che lavoriamo a livello di elettroni a cifra singola,”.

“Un qubit è un circuito elettronico fatto in alluminio, costruito con un pezzo di silicio, che viene raffreddato fino a diventare superconduttore per far si che si verifichino gli effetti quantistici a singolo elettrone.”

Durante l'intervista con TechRadar Pro, Wisbi ha detto che minori sono le temperature del sistema, meno "rumore e disordine si genera", dato che tutti gli "scarti inutili" vengono congelati. Grazie al criorefrigeratore Proteox, OQC è convinta di poter migliorare l'architettura delle sue macchine quantiche in maniera significativa. 

Proteox

Il criorefrigeratore Proteox prodotto da Oxford Instruments Nanoscience. (Image credit: Oxford Instruments Nanoscience)

Il futuro è quantistico

Comprendere il concetto di quantum computing può essere complesso se non si hanno conoscenze in ambito fisico. Durante l'intervista, Wisby stessa ci ha confessato di aver incontrato parecchie difficoltà nel bilanciare l'integrità scientifica delle sue dichiarazioni con la necessità di rendere questi concetti comprensibili al grande pubblico. 

I computer quantistici operano in maniera completamente differente rispetto ai computer classici, utilizzando degli algoritmi particolari per accelerare i processi e operando su scale enormemente più grandi rispetto ai computer classici. 

“I computer quantistici sfruttano dei principi che definiscono il funzionamento del mondo a livello atomico. La superposizione, ad esempio, è un principio secondo il quale un oggetto può trovarsi in più posizioni diverse nello stesso momento, come una moneta che è al contempo testa e croce" ha detto Wisby.

“La stessa cosa può verificarsi per le informazioni. Per questo non siamo più limitati al semplice sistema binario costituito da zero e uno, ma possiamo utilizzare altri numeri che si possono definire sovrapposti"

Invece di effettuare calcoli in maniera lineare, i computer quantici possono sviluppare calcoli in parallelo, incrementando il numero di variabili in tempi estremamente ridotti.

Gli sviluppi in questo ambito, che al momento si trovano ancora in fase embrionale, avranno applicazioni ne settore medico, logistico, finanziario, informatico e in molti altri rami scientifici che richiedono l'analisi di enormi volumi di informazioni.

Punto di svolta

I computer quantistici non hanno ancora raggiunto prestazioni ampiamente superiori rispetto ai classici supercomputer, e solo poche aziende a livello mondiale operano in questo settore. 

Nell'ottobre del 2019, Google ha dichiarato di aver raggiunto la cosiddetta "supremazia quantistica" con il suo prototipo Sycamore, un computer quantistico che in 200 secondi ha eseguito un'operazione che, se effettuata da un normale computer, avrebbe richiesto 10,000 anni.

IBM ha immediatamente smentito il proclama di Google, affermando che il suo supercomputer Summit (che fino a quel momento era considerato il più veloce al mondo) è in grado di effettuare la stessa operazione in meno di tre giorni.

Anche se la supremazia quantistica rimane argomento di discussione, e i computer quantistici non hanno ancora portato a nessuna scoperta scientifica, Wisby è piuttosto sicura che le cose cambieranno nei prossimi anni.

“Non ci siamo ancora, ma non manca molto. Ci troviamo vicini a un punto di svolta oltre il quale dovremmo iniziare ad assistere a scoperte e applicazioni che finora erano considerate impossibili...realisticamente nei prossimi tre anni." 

“In ambito farmacologico, questo potrebbe portare alla comprensione di molecole specifiche, e persino a una maggiore comprensione dell'acqua."

C'è ancora molto lavoro da fare prima che i quantum computer riescano a raggiungere gli obiettivi prefissati. Tuttavia, i passi in avanti fatti finora uniti alle nuove tecnologie nell'ambito della refrigerazione permetteranno di abbreviare i tempi necessari a raggiungere la tanto agognata supremazia quantistica.