Nel panorama tecnologico contemporaneo, il computing quantistico si trova in una delicata fase di transizione, sospeso tra promesse rivoluzionarie e sfide tecniche apparentemente insormontabili. Tra annunci trionfalistici e risultati contestati, la comunità scientifica osserva con crescente scetticismo il divario tra le dichiarazioni delle grandi aziende e i progressi effettivamente dimostrabili. Un esempio emblematico è la recente controversia che ha coinvolto Microsoft, il cui annuncio di una svolta nella tecnologia dei qubit topologici ha scatenato un acceso dibattito tra fisici e ricercatori, evidenziando le tensioni che caratterizzano un settore in cui le aspettative degli investitori si scontrano quotidianamente con le complessità della fisica quantistica.
Battaglie quantistiche: quando i giganti della tecnologia inciampano
Il 18 marzo 2024, durante il Global Physics Summit della American Physical Society ad Anaheim, California, Chetan Nayak, responsabile del team quantistico di Microsoft, ha presentato nuovi dati sul chip quantistico dell’azienda. L’obiettivo era placare le critiche della comunità scientifica, ma i risultati hanno ottenuto l’effetto opposto. “Non ho mai creduto che ci sarebbe stato un momento in cui tutti sarebbero stati pienamente convinti”, ha confessato Nayak a Nature.
Al centro della disputa c’è l’affermazione di Microsoft di aver costruito un qubit topologico, teoricamente meno soggetto a errori grazie a un particolare schema di elettroni su un filo microscopico. Tuttavia, gli editori dell’articolo scientifico che accompagnava l’annuncio hanno evidenziato che Microsoft non aveva dimostrato in modo conclusivo la formazione del modello di elettroni noto come “modi di zero di Majorana”.
Questo episodio è particolarmente significativo considerando che nel 2021 Microsoft aveva dovuto ritirare una dichiarazione simile. Sergey Frolov, fisico dell’Università di Pittsburgh, ha definito i nuovi dati presentati da Microsoft “solo rumore”, mentre Nayak ha ammesso che il segnale era difficile da distinguere a causa di interferenze elettriche.
La realtà dietro l’hype: tempistiche e applicazioni pratiche
Nonostante l’entusiasmo e gli investimenti massicci, la strada verso computer quantistici praticamente utili appare ancora lunga e tortuosa. Andrea Morello, fisico dell’Università del New South Wales in Australia, prevede che i computer quantistici non saranno in grado di affrontare compiti utili per almeno un altro decennio e solo se gli investitori non perderanno la pazienza.
A differenza di quanto molti immaginano, i futuri computer quantistici non saranno dispositivi personali. Gli esperti li prevedono piuttosto come chip specializzati all’interno di supercomputer o come installazioni in centri dati, accessibili agli utenti attraverso il cloud. Non sostituiranno i computer tradizionali per attività quotidiane come l’elaborazione di testi o la navigazione in Internet.
Le applicazioni previste sono principalmente specialistiche: simulazioni chimiche più accurate e rapide per scoprire nuovi materiali per batterie migliori, fertilizzanti più ecologici e nuovi farmaci. Attualmente, per simulare queste reazioni, gli scienziati si affidano a supercomputer convenzionali, che risultano imprecisi e lenti.
Altre potenziali applicazioni includono algoritmi di ottimizzazione per migliorare le previsioni finanziarie, rendere gli algoritmi di IA più efficienti dal punto di vista energetico e persino decifrare i metodi di crittografia esistenti – una prospettiva che ha stimolato la ricerca su forme di crittografia più robuste.
Atom Computing
La corsa globale e il rischio del “quantum winter”
La ricerca nel computing quantistico è diventata una priorità strategica per molte nazioni. Stati Uniti, Unione Europea e Regno Unito hanno stanziato finanziamenti miliardari, mentre la Cina ha investito circa 15 miliardi di dollari di fondi pubblici secondo il Mercator Institute for China Studies. Parallelamente, il settore privato ha raggiunto livelli record di investimenti: 1,5 miliardi di dollari in venture capital a livello mondiale nel 2024, superando il precedente record di 963 milioni del 2022.
Questo flusso di capitali genera una pressione enorme sui ricercatori, che devono mostrare progressi per mantenere felici gli investitori, temperando al contempo le aspettative per evitare delusioni. Il timore è quello di un possibile “quantum winter” – un periodo in cui, a seguito di aspettative esagerate e conseguenti delusioni, gli investitori potrebbero ritirare i finanziamenti, come accaduto nel campo dell’intelligenza artificiale tra gli anni ’60 e metà anni ’90.
“Le persone preferirebbero mantenere un profilo abbastanza basso per essere un po’ interessanti e leggermente attraenti, in modo da poter continuare a raccogliere lentamente i benefici”, osserva Frolov. “Ma penso che sia un equilibrio molto delicato. C’è il rischio che le persone si annoino, o si eccitino troppo e poi si arrabbino davvero” quando i computer quantistici non mantengono le aspettative.
Progressi incrementali in un campo altamente competitivo
Nonostante le difficoltà, recenti progressi hanno dato motivo di ottimismo. I primi computer quantistici degni di nota, costruiti nell’ultimo decennio, erano troppo soggetti a errori per eseguire algoritmi utili. Ultimamente, i ricercatori hanno sviluppato metodi per correggere gli errori di calcolo codificando un’unità di informazione in più qubit fisici invece che in uno solo.
Utilizzando questo approccio, Google e Amazon hanno dimostrato che i loro computer quantistici possono memorizzare informazioni in modo più affidabile senza che le macchine diventino più soggette a errori man mano che crescono di dimensioni. Nel recente annuncio di Amazon, erano necessari solo nove qubit fisici per unità di informazione, rispetto ai 105 qubit fisici di Google.
Tuttavia, questi avanzamenti rappresentano ancora passi minuscoli rispetto all’obiettivo finale. Un computer quantistico utile richiederà migliaia, forse un milione di qubit fisici, corrispondenti a centinaia o migliaia di qubit logici. “Siamo molto lontani dai grandi risultati e applicazioni che cambieranno il mondo”, ammette Morello.
La controversia attorno alle affermazioni di Microsoft evidenzia il nervosismo della comunità scientifica riguardo al mantenimento della fiducia dei finanziatori. Frolov e altri ricercatori hanno trascorso anni a segnalare presunte discrepanze tra gli annunci di Microsoft e i loro dati sperimentali, trovando recentemente una comunità più ricettiva alle critiche.