Provate a individuare quali numeri moltiplicati tra loro danno 851. Non riuscireste a trovare il risultato entro la fine di questo articolo. Ma neanche il computer più potente al mondo sarebbe in grado se il numero fosse composto da migliaia di cifre. Almeno fino a questo momento. Perché il 23 ottobre 2019 Google ha annunciato di aver raggiunto la supremazia quantistica, la possibilità di risolvere calcoli estremamente complicati in poco tempo.
Si chiama Sycamore il computer quantistico assemblato dagli ingegneri di Mountain View e capace di risolvere in pochi secondi un problema matematico che ai processori tradizionali richiederebbe 10.000 anni di lavoro. La rivale IBM, però, non è d’accordo. “È un calcolo che si fa in poco più due giorni”, ha dichiarato l’azienda statunitense dopo la scoperta di Google. Ma in questo caso i processori dovrebbero utilizzare uno spazio di archiviazione secondaria e i risultati non sarebbero gli stessi.
La velocità dei computer quantistici
A differenza dei computer che usiamo tutti i giorni, quelli quantistici funzionano attraverso i qbit, l’unità fondamentale dell’informazione quantistica che può esplorare molteplici soluzioni in contemporanea. “Un bit si può pensare come una moneta: ha due facce, può essere 0 oppure 1. L’uno o l’altro”, spiega a Lumsanews Taira Giordani, assegnista presso il gruppo Quantum Lab del Dipartimento di Fisica de La Sapienza.. “Il qbit ha invece uno stato quantistico. È come se una moneta fosse stata lanciata in aria e non sappiamo ancora lo stato. È qualcosa che non è né bianco né nero, ma può essere tutte e due”.
Di qbits il computer quantistico di Google ne ha 53. Ma questo tipo di processori sono pochi, grandi e possono essere usati solo a determinate condizioni. “I qbit operano a temperature molto basse, vicine allo zero assoluto”, prosegue la ricercatrice, “perché altrimenti l’energia termica che viene fornita al sistema sarebbe in grado di alterare lo stato quantistico instaurato”. Per questo motivo, anche se il chip in cui viene svolta l’operazione è microscopico, hanno bisogno di essere inseriti nei criostati, strumenti molto grandi capaci di portare l’ambiente in cui opera fino a -270 gradi.
Di computer quantistici ne esistono però altri, con meno qbit. “IBM ha una piattaforma che può essere usata da un cliente qualsiasi – racconta ancora Taira Giordani –. C’è un software attraverso cui ci si può collegare ai computer quantistici (sito) e dove si possono svolgere dei calcoli”.
La maggior attenzione per lo sviluppo della tecnologia quantistica non riguarda solo il nostro Paese. Gli investimenti sono aumentati in tutto il mondo.
Crescita dei finanziamenti
Sono 52 le start-up per la ricerca quantistica fondate nel mondo durante il 2018. L’ultima analisi della rivista Nature indica che gli investimenti nel settore sono arrivati a 450 milioni tra il 2017 e il 2018, più di quattro volte rispetto ai 104 milioni dei due anni precedenti. Anche le istituzioni europee hanno mostrato interesse in questo campo. Nel 2018 la Commissione Ue ha stanziato 1 miliardo di euro per la ricerca quantistica e nel giugno del 2019 diversi paesi hanno firmato un accordo per sviluppare un’infrastruttura di comunicazione quantistica nei prossimi anni. “Questo progetto ha la possibilità di trasformare il modo in cui comunichiamo e di renderlo più sicuro”, ha dichiarato dopo l’annuncio Roberto Viola, responsabile della Direzione Generale europea Communications Networks, Content and Technology. Le particelle quantistiche non possono infatti essere intercettate senza distruggere le informazioni che contengono. E ciò le rende più sicure da possibili attacchi.
Ma i computer quantistici possono essere utilizzati anche in altri ambiti.
Gli usi: dall’intelligenza artificiale alla gestione del traffico stradale
I calcoli quantistici sono ideali per lo sviluppo dell’intelligenza artificiale, una tecnologia che apprende dall’esperienza attraverso il calcolo delle probabilità tra le numerose scelte possibili. E visto che i computer quantistici possono effettuarli più velocemente, anche la ricerca procederà più spedita.
Un altro esempio di applicazione è la gestione del traffico stradale. Un team di esperti della Volkswagen ha sviluppato un programma su un computer quantistico che prevede con precisione il traffico futuro, la domanda di trasporti e la durata di ogni viaggio. Questo aiuterà a evitare ingorghi stradali e ridurre i tempi di attesa.
Sviluppi decisamente interessanti per il calcolo quantico sono previsti poi nella meteorologia. Grazie ai nuovi processori si avrà la capacità di prevedere il tempo con più precisione. Un aspetto che potrebbe portare enormi vantaggi economici, informazioni essenziali su come gli esseri umani influenzino l’ambiente, oltre ad evitare disastri e perdite di vite umane.
I rischi per la sicurezza
Se è vero che la comunicazione quantistica è più sicura, non è ancora ad uso e consumo di tutti. Gli attuali sistemi di crittografia diventeranno presto obsoleti ed è necessario intervenire. “I computer quantistici possono essere usati per sovvertire alcune tecniche crittografiche che usiamo tutti i giorni”, spiega a Lumsanews Marco Baldi, coordinatore del nodo dell’Università Politecnica delle Marche del Laboratorio Nazionale di Cybersecurity del CINI. “Pochi ‘attaccanti’ ben finanziati, ad esempio con fondi governativi, possono portare alla paralisi delle istituzioni”. L’Italia è già corsa ai ripari. E lo scorso 6 dicembre i ricercatori del Cnr, Inrim e dell’Università Tecnica danese hanno testato una rete in fibra ottica lunga oltre 1.800 chilometri, da Torino a Matera, per la comunicazione al sicuro dai cyberattacchi. “L’esperimento è riuscito”, commenta Baldi. “E porterà alla futura realizzazione dell’Italian quantum backbone (Iqb), ovvero la rete italiana di comunicazione quantistica. Ma questa nella pratica sarà usata solo dalle banche, dai ministeri e dalla pubblica amministrazione centrale. Non è invece una soluzione per l’utente di tutti i giorni”. Operazioni come il banking online e il controllo della posta elettronica potrebbero finire sotto attacco. “Bisogna progettare sistemi che vengono usati nei computer normali”, prosegue Baldi, “questo comporta che dovremo sostituire alcuni sistemi crittografici con altri che continueranno a funzionare sui nostri computer”.
L’aumento del cyber-attacchi
Esigenza che si fa più pressante alla luce degli ultimi dati diffusi dal colosso dell’aerospazio Leonardo sugli attacchi informatici. In soli due anni sono aumentati di 10 volte, un incremento di intrusioni pari al 1.000%. Solo nel 2018 sono stati 1.552 gli eventi gravi registrati. Crescita registrata anche dalla Polizia Postale nel corso del 2019: il numero di alert diramati alle infrastrutture critiche nazionali ha visto un aumento di oltre il 30% rispetto al 2018.
La risposta italiana ai cyber-attacchi è stata immediata. Nel 2019 sono state avviate 155 inchieste e indagate 117 persone su 1181 attacchi gestiti dal CNAIPIC (Centro Nazionale Anticrimine per la Protezione delle Infrastrutture Critich), ma con il continuo aggiornarsi dei software sui nostri dispositivi non tutti potrebbero essere al sicuro.
