Piero Chiabra
La nostra è una età digitale.
Le tecnologie informatiche hanno pervaso ogni momento della nostra vita quotidiana. E, in questo modo, esse condizionano e, sempre più, determinano l’andamento di ogni aspetto dell’economia, della politica, dell’informazione, della formazione del consenso, della strategia, della guerra. Le tecnologie digitali definiscono la reputazione di un personaggio pubblico e la fluttuazione di un titolo azionario, il successo di una canzone e la possibilità per un missile di superare le difese nemiche. Possono bloccare lo sviluppo di un’impresa, o favorirla, permettere il successo di un’operazione militare, o condannarla al fallimento. In una parola, possono arrivare al punto di determinare l’ascesa e la caduta di una nazione, di un sistema politico, di un ordine mondiale.
E per questo, lo sviluppo di tecnologie digitali sempre più innovative e performanti è ormai definitivamente uscito dagli stretti canoni della competizione commerciale e industriale, per assumere la dimensione di fattore principale nella competizione strategica e politica tra grandi potenze. Chi ha in mano la tecnologia digitale più potente ha in mano il pianeta, è sempre più evidente.
E quindi, quando una nuova tecnologia digitale si affaccia nel mondo, e diviene fattibile, il suo sviluppo, oltreché un fatto tecnologico, diviene materia di lotta tra stati, per conseguire nulla di meno del domino del pianeta.
Ora è il turno dei computer quantistici.
La tecnologia del computer quantistico è veramente rivoluzionaria, nel senso che si basa su principi completamente diversi rispetto a quella dei computer tradizionali, e lo è anche nel senso che promette prestazioni enormemente superiori (si parla di milioni di volte) a quelle dei dispositivi digitali attuali. Il principio di base è la sostituzione del tradizionale bit come unità base di informazione con un “qubit”, un dispositivo esotico che può trovarsi contemporaneamente in due stati quantistici sovrapposti, da cui, secondo i principi della meccanica quantistica, può, a seguito di una “misura”, collassare in uno dei due. Un grande vantaggio dei qubit rispetto ai bit tradizionali è che, mentre con i bit la quantità di informazione immagazzinabile in un sistema dipende in maniera esponenziale dal numero di bit, con i qubit questa cresce in maniera stratosferica, in maniera molto più veloce della crescita esponenziale, di modo che un numero di qubit anche molto limitato può contenere quantità enormi di informazione. Ma il vantaggio forse principale è che, tra tutte queste configurazioni, tramite un procedimento talmente complesso che non mi provo neanche a spiegarlo qui, è possibile con una sola operazione far “collassare” l’intero sistema di dati a quella che è la configurazione risolutiva di un problema, eseguendo in un attimo operazioni che richiederebbero software estremamente complessi su una macchina tradizionale. Si suppone che i computer quantistici sarebbero in grado di risolvere in un attimo problemi che oggi mettono in difficoltà i più potenti supercomputer, quali la crittografia, le previsioni del tempo, lo studio del comportamento dettagliato di molecole complesse, l’ottimizzazione di profili aerodinamici innovativi, la dinamica dei sistemi economici, le previsioni di borsa, e molti altri problemi, con ricadute enormi in tutti i settori, dalla medicina alla biologia all’economia alle (e ti pareva) tecnologie militari.
Ed ecco quindi che, appena subito dopo che dai primi studi (iniziati nel 1980) sono usciti i primi responsi positivi sulla sua fattibilità, è partita la corsa allo sviluppo di calcolatori quantistici realmente operativi. Va detto che le difficoltà per realizzarli sono enormi: i qubit sono oggetti estremamente critici, che vanno tenuti a temperature prossime allo zero assoluto, e sono soggetti a collassare in maniera spuria al minimo disturbo o interferenza. Anche la logica generale di gestione di queste macchine non è quella algoritmica sequenziale a cui siamo abituati, ma è basata su criteri di logica parallela, che non si applica a tutti gli algoritmi in egual misura, ma è più suggeribile per certuni rispetto a certi altri. Ma le potenzialità operative acquisibili riuscendo a sviluppare questo tipo di dispositivi di calcolo hanno spinto aziende e stati a investire pesantemente nello sviluppo di computer quantistici. L’obiettivo iniziale era raggiungere la cosiddetta “quantum supremacy”, vale a dire lo sviluppo di un computer quantistico che riesca a risolvere un problema matematico non risolvibile con un computer tradizionale in un tempo accettabile. Questo primo obiettivo è (o dovrebbe essere, la definizione di “quantum supremacy” è molto labile…) stato conseguito da Google nel 2019, tramite la costruzione di un computer, basato su 53 qubit, il quale, secondo le dichiarazioni di Google, è stato in grado di implementare in 3 minuti e 20 secondi un complesso algoritmo che un supercomputer IBM avrebbe impiegato circa 10000 anni a calcolare (IBM ha risposto che configurando il suo supercomputer con processori aggiuntivi ce l’avrebbe fatta in due giorni e mezzo, ma tant’è…).
Ed ecco, ora, la notizia bomba: un team cinese ha sviluppato un computer quantistico, basato su una tecnologia diversa e altamente originale, e che conta 66 qubit, il quale è in grado, secondo quanto da loro dichiarato, di svolgere calcoli in modo dieci milioni di volte più veloce del computer quantistico di Google. Questa notizia, ai fini della competizione globale Cina-USA, è molto più importante dei tanto strombazzati lanci di missili ipersonici e delle spedizioni lunari: essa dimostra (forse per la prima volta) che la Cina è veramente competitiva in un settore realmente avanzato della tecnologia, e non si limita a seguire gli USA ma, in qualche modo, a precederli. Chiaramente, anche qui, c’è probabilmente un elemento di esagerazione e di propaganda. Inoltre, l’IBM ha già un computer quantistico da 65 qubit, che dovrebbe eguagliare la potenza di quello cinese, è vicina a terminare un computer quantistico da 127 qubit ed ha annunciato un computer da 1000 qubit entro il 2023 (Se veramente un simile computer potesse essere applicato ad un problema pratico, la sua potenza di calcolo sarebbe qualcosa di difficilmente concepibile per una mente umana…). D’altro canto, sappiamo adesso che i cinesi hanno una tecnologia dei computer quantistici competitiva, e non sappiamo cosa stiano escogitando: sicuramente non rimarranno fermi.
Gli USA e la Cina sono oggi in fortissima competizione politica, economica, commerciale, militare e, soprattutto per quel che ci riguarda, tecnologica. Ma, a differenza di quanto successo con la guerra fredda, la loro competizione tecnologica si svolgerà solo in maniera secondaria con una corsa allo spazio o a missili sempre più veloci e performanti: la vera, vitale competizione sarà portata avanti nel chiuso di stanze criogeniche, sviluppando strani dispositivi il cui funzionamento sfida quasi la comprensione umana, e che sono caratterizzati nel loro funzionamento da una quasi inesprimibile delicatezza e criticità, ma che al tempo stesso recano in loro il segreto di capacità di calcolo sconfinate, che possono portare chi vincerà questa lotta al dominio sulla nostra civiltà.
La lotta è in corso, e chi sarà il vincitore lo vedremo. E noi europei? Ah sì, la Commissione ha lanciato una iniziativa finanziata, la “European Quantum Technology Roadmap”. Che sta producendo una buona quantità di bellissimi documenti e programmi di lavoro. In cui si esprimono tante buone intenzioni. In realtà, noi europei stiamo seduti e ci godiamo la partita, facendo il tifo per l’una o l’altra squadra.
Finché dura.
https://www.science.org/content/article/ibm-promises-1000-qubit-quantum-computer-milestone-2023