E se ti trovassi su un biplano, accanto a un esperto in fisica quantistica, mentre sorvolate la terra dei qubit? Forse avresti un po’ di timore. E se chiacchierando scoprissi che è un simpatico toscano laureato in filosofia, con un dottorato in ingegneria informatica, che abita nell'angolo in alto a sinistra dell'America e che gestisce la divisione di tecnologie quantistiche di AWS? Il viaggio diventerebbe sicuramente molto più interessante. E se l’assistente di volo fosse Eva Filoramo, già nostra autrice di L’impossibile mappa del cervello? Allora non c’è dubbio: diventerebbe una vacanza quantistica! Lo steward a darvi il benvenuto in prefazione è invece Riccardo Luna, uno dei padri del mondo digitale italiano.
Il nostro pubblico è composto prevalentemente da persone che lavorano nel web, con i computer. E quando parliamo di computer, prima o poi, bisogna anche parlare di fisica. E se cambiamo le leggi della fisica, dobbiamo cambiare anche l’informatica, perché i computer finiscono per comportarsi in modo diverso. È una questione che tendiamo a dimenticare quando parliamo di algoritmi e linguaggi di programmazione: la differenza tra facile e difficile, tipica dei problemi di calcolo risolvibili attraverso un computer, ha sia una natura formale e astratta sia una fisica.
Sono macchine capaci di farci codificare, processare, leggere l’informazione contenuta in oggetti fisici quantistici. Il qubit è l’unità fondamentale d’informazione dei computer quantistici ed è l’analogo quantistico del bit. Per te, qubit significa “qualsiasi sistema quantistico a due livelli”, un punto sulla superficie di una sfera. E per tutti gli altri? Un qubit è, astrattamente, la quantità minima d’informazione nel mondo quantistico. È l’elemento fondamentale che compone i computer quantistici.
Avrai sentito o sentirai parlare di computer con dieci, cento, un milione di qubit. Sono i pezzetti che li compongono. I pezzetti che contano – quasi un gioco di parole. A volte, quando si parla di computer quantistici si parla anche dei modi concreti per costruire qubit: superconduttori, trappole di ioni, spin, atomi neutri, ottica quantistica. Un lunapark per fisici sperimentali. Si continua col parallelismo generato dal cosiddetto Principio di Sovrapposizione, con l’interferenza, l’entanglement.
Tutte nozioni fisiche. E si insiste con quanto sono bravi i computer quantistici a risolvere certi problemi di calcolo in modo più veloce di ogni altro tipo di computer costruibile. Almeno dal punto di vista teorico. Nel corso del libro faremo alcune di queste cose nel modo più informale possibile. La teoria dei quanti non è intuitiva, nel senso che è difficile rappresentarne il funzionamento nelle nostre teste. Non ne abbiamo esperienza con i nostri sensi: nel mondo che ci circonda non tocchiamo i fenomeni quantistici, né li vediamo, non coscientemente.
Se vogliamo studiare il comportamento di oggetti quantistici con un computer normale, ci vuole tantissimo tempo e tantissima potenza di calcolo. I computer quantistici specificatamente applicati allo studio di oggetti quantistici promettono di farlo in un tempo ammissibile. In alcuni casi si potrebbe andare dal milione di anni a un mese o poco più. Ma, indipendentemente dalle disquisizioni sulla potenza di calcolo, mettere insieme computer e fisica crea nuove occasioni sia per costruire sia per pensare cose mai viste.
I computer quantistici sono macchine per esplorare la natura, come i telescopi o gli acceleratori di particelle, ma con in più l’opportunità di gestire alcuni problemi al di là di quanto riescono a fare i computer classici. Problemi relativi allo studio di molecole, di materiali, della materia. Per alcuni problemi, i computer quantistici sono più veloci, nel senso che ci danno una soluzione più in fretta. Là fuori esistono problemi che, con un computer classico, impiegheremmo milioni o miliardi di anni a risolvere – e ci vorrebbe questo tempo insensato anche con i computer quantistici. Per altri problemi, invece, questi ultimi sono più precisi, o magari consumano meno risorse.
Negli ultimi cinque anni il numero di grandi aziende che hanno assunto esperti d’informatica quantistica è cresciuto oltre le aspettative. A tali esperti viene richiesto di tenere d’occhio questa tecnologia e di seguirne gli sviluppi. Alcune aziende lo fanno perché va di moda e perché porta visibilità, altre perché cominciano a preoccuparsi. Si chiedono: “I computer quantistici potranno cambiare le regole del gioco nelle nostre attività?”.
Per esempio, avere dati per prendere una decisione finanziaria in tempo relativamente più breve potrebbe portare un vantaggio competitivo. Ci arriveremo? Quanto tempo servirà? In questo libro avremo modo di riprendere molti di questi concetti. Sarà un’esplorazione alla portata di tutti, con un tocco piacevolmente filosofico, a tratti bucolico e naturale, non per niente quella che visiterete è... la terra dei qubit.
Dopo la laurea in fisica teorica, progetta e organizza eventi culturali e festival della scienza. Ha tradotto saggi di scienziati come Paul Davies, Nicholas Humphrey e Henri Poincaré. Scrive sul suo blog Evalosapeva ed è autrice di due libri: Alla scoperta della crittografia quantistica (Bollati Boringhieri, 2006) e L’impossibile mappa del cervello (Trèfoglie, 2021).
È vicepresidente della sezione PVdA dell’Associazione Italiana Traduttori e Interpreti e dirige il Centro Studi di Comunicazione Strategica di Milano.
Prefazione
Giornalista da oltre trent’anni per la Repubblica. Ha fondato Campus, Il Romanista e Wired Italia, Chefuturo! e StartupItalia!, cura conferenze internazionali quali Happy Birthday Web, Maker Faire Rome, iSchool e il Next della Repubblica delle Idee.
Presidente di Wikitalia e socio di Oxfam, dal 2021 dirige Italian Tech e Green & Blue, content hub di GEDI, e i relativi festival. Ha scritto Social winner (Il Saggiatore, 2013) e Cambiamo tutto! (Laterza, 2014); autore della docuserie Rai Operazione Risorgimento Digitale. Tutti i giorni ha un podcast su Radio Capital.
Autore
Simone Severini, tecnologo, professore ordinario di Fisica dell’Informazione alla University College London (UCL), ha contribuito alla nascita di progetti con aziende quali Google e Siemens e alla fondazione di startup come Cambridge Quantum Computing (ora Quantinuum) e PhaseCraft.
Dal 2018 lavora a Seattle presso Amazon Web Services (AWS), dove ha lanciato Amazon Braket, un servizio integrato sul cloud per democratizzare l’accesso a computer quantistici, e fondato due centri di ricerca in collaborazione, rispettivamente, con il Caltech e la Harvard University.Negli anni Novanta scaricava dal web articoli scientifici sulla computazione quantistica utilizzando un modem 28.8 Kbps del Comune di Sarteano (Siena).