Computer Quantico, cos’è e come funziona.. Verso l’Intelligenza Artificiale.

Abbiamo tutti consapevolezza che da decenni la potenza di calcolo dei Computer aumenta progressivamente insieme alla contemporanea miniaturizzazione dei circuiti elettronici. Siamo arrivati a dimensioni gestibili solo nel mondo microscopico e quello che era un limite non oltrepassabile fino a qualche anno fa, da fantascienza ora si è trasformata in opportunità, grazie ad una felice intuizione dei teorici della Computer Science, entrando nel mondo della meccanica e della fisica “quantistica”.

In questo articolo voglio accompagnarvi alla scoperta di una tecnologia che applicata al mondo dei computer, ha portato (anche se in modo ancora embrionale) alla creazione di una macchina per il calcolo automatico dotata di una potenza da far impallidire anche i più potenti computer tradizionali esistenti attualmente sul mercato, il Computer Quantico (o Quantistico).

I computer tradizionali che conosciamo ed utilizziamo quotidianamente riconoscono ed ammettono solo stati binari (Bit), come On/Off, Si/No, 0/1, Aperto/Chiuso, accendendo o spegnendo i chip all’interno dei transistor miliardi di volte al secondo ed eleborando in successione le operazioni da compiere. Nell’Universo Quantistico invece esiste anche un terzo stato (Quantum Bit o Qubit), che oltre ad ammettere i due stati classici della teoria binaria (lo zero o l’uno) può essere contemporaneamente anche l’uno e l’altro (quindi lo zero e l’uno).

(Differenza tra Bit classico e Quantum Bit – foto da Abyss.Uoregon.Edu)

Il Computer Quantico è un supercalcolatore che riesce ad analizzare contemporaneamente, anzicchè in successione, tutte le possibilità per la risoluzione di un problema. Effettua i calcoli utilizzando gli stati quantistici della materia (di una particella o di un atomo) sfruttando il fenomeno fisico della “sovrapposizione“. La velocità e potenza di calcolo dipendono da quanti Qubit ha. Un Qubit, per esempio il nucleo di un atomo, può effettuare contemporaneamente due calcoli su due diversi numeri. Due nuclei possono ammettere 4 numeri, 3 nuclei lavorare su 8 numeri e 20 nuclei potrebbero effettuare calcoli su qualche milione di numeri e così via, arrivando a risolvere in pochi secondi calcoli che anche il più potente supercomputer tradizionale costruito fino ad oggi impiegherebbe anni.

COMPLESSO E COSTOSO DA REALIZZARE

Per funzionare correttamente i processori “Quantici” devono essere raffreddati ad una temperatura pari allo zero assoluto (cioè a -273 gradi Celsius). Inoltre lievissimi campi elettromagnetici, leggere vibrazioni, minime variazioni di temperatura, o ostacoli alla sovrapposizione durante il processo di elaborazione, produrrebbero errori di calcolo. Questa “delicatezza” della meccanica quantistica rende i Computer Quantici molto costosi e complessi da realizzare.

TECNOLOGIA APPLICABILE SONO PER PARTICOLARI OPERAZIONI

I Computer Quantici sono impiegabili laddove è richiesta l’esecuzione contemporanea di numerosissime e complesse operazioni dello stesso tipo. I maggiori campi dove eccellono questo tipo di Computer sono:

CRITTOGRAFIA
Un Computer Quantico potrebbe scardinare dati criptati (es l’algoritmo RSA utilizzato per proteggere il banking online) in un baleno.

RICERCA e SVILUPPO
Grosse quantità di dati potrebbero essere esplorate in un attimo. Ecco perchè Servizi Segreti ed aziende come Google sono molto interessate a questi Supercomputer. Inoltre si potrebbero elaborare simulazioni complesse molto più velocemente e quindi avere ad esempio previsioni meteo in modo più preciso e per periodi di tempo più lunghi.

Il primo Computer Quantico realizzato nel 2001 (IBM) funzionava con 7 Qubit (atomi nucleari), nel 2005 (scienziati dell’Università di Innsbruck in Austria) fu creato un Elaboratore con 8 Qubit, ottenendo così il primo Qubyte (8 Qubit), altri successivi fino a 14 Qubit. Per scardinare gli attuali metodi di criptazione servirebbero 4000 Qubit. Questi primissimi elaboratori quantici esistevano solo nei laboratori o istituti di ricerca ma con potenzialità ancora non sbalorditive.

IL PRIMO COMPUTER QUANTITO IN COMMERCIO

Nel 2011 il produttore D-Wave lancia sul mercato il “D-Wave Two” (foto in alto – cortesia di D-Wave Systems Inc.), Computer Quantico, processore raffreddato ad Elio, ben 503 Qubit, e dal costo non proprio alla portata di tutti, ben 11 milioni di Euro. Quelle che dovevano essere le potenzialità sbalorditive furono criticate da ricercatori dell’Istituto federale svizzero di tecnologia (ETH) di Zurigo, e poi da giornalisti autori di un articolo pubblicato su “Science”, i quali hanno affermato che rispetto ai Computer tradizionali il “D-Wave Two” offre all’incirca la stessa velocità.

(Nella foto in alto il processore a Qubit prodotto dalla D-Wave Systems Inc.)

Resta comunque il fatto, e non è un caso, che i primi clienti del “D-Wave Two” siano la Nasa e Google. E la collaborazione tra questi due colossi ha portato alla creazione del Quantum Artificial Intelligence Lab, un luogo dove studiare gli sviluppi futuri e le applicazioni del Computer Quantico.

E’ notizia recente tra l’altro, che i due soggetti economici assieme alla Universities Space Research Association abbiano scoperto nuovi utilizzi del Computer quantico applicato all’intelligenza artificiale. L’intenzione sembra essere quella di creare macchine e robot in grado di operare in completa autonomia grazie al “cervello quantico”, e portare la macchina sempre più ad un livello di conoscenza pari a quella dell’uomo con pensieri e processi intellettivi simili a quelli umani.

(Foto tratta da Listoid)

Un modello del “D-Wave Two” risulta essere in posseso anche della National Security Agency che al momento lo utilizza (a quanto ci è dato sapere) per normali ricerche. Ma chissà, dati i precedenti, cosa ne vorrà fare realmente e a quali implementazioni future ambisce.

In conclusione c’è da dire che la strada per la realizzazione di un potente Computer Quantico dagli effetti grandiosi e dell’intelligenza artificiale, sono solo all’inizio, ma date le premesse … ne vedremo sicuramente delle belle.

 

(Immagine di copertina tratta da dionidream )