Per capire che cosa intendiamo per computer quantistico (CQ) è necessario fare un passo indietro e analizzare quali sono i componenti fondamentali del laptop che abbiamo sottomano ogni giorno. I calcoli svolti dal nostro computer si basano su sequenze di 0 e 1, chiamati bit. Questi possono assumere, un po’ come degli interruttori, un singolo valore alla volta (0 o 1) ed ogni bit è indipendente dal bit successivo e precedente.
In un CQ i blocchi fondamentali sono i cosiddetti bit quantistici o qubit. A differenza del bit classico, il qubit si può trovare anche in una sovrapposizione di 0 e 1, dandoci la possibilità di accedere a un maggior numero di stati. Inoltre, grazie all’entanglement, proprietà puramente quantistica, i qubit non sono più indipendenti tra di loro ma formano uno stato quantistico unico. Cambiando quindi il valore di un qubit di fatto influenziamo anche quello di tutti gli altri, riuscendo così a raccogliere l’informazione relativa all’intero sistema e alle interazioni fra i suoi componenti.
Per realizzare un qubit è necessario un sistema a due livelli nel quale poter codificare gli stati 0 e 1: differenti sistemi fisici, come atomi neutri o ioni, vengono utilizzati a questo scopo. Proprio nella simulazione di transizioni di fase o reazioni chimiche, i QC giocano un ruolo fondamentale in quanto includono già al loro interno le proprietà quantistiche del sistema studiato. Viceversa, dovendo prendere in considerazione sia tali proprietà sia un gran numero di variabili, simulare su un computer classico o anche su un supercomputer tali sistemi diventa complesso persino per sistemi di sole 30 particelle.
Studiare nuove tecnologie come i CQ presenta ogni giorno nuove sfide. L’obiettivo delle grandi aziende dietro a questa rivoluzione quantistica, tra le quali Google e IBM, rimane quello di riuscire ad ottenere un computer che non abbia soltanto un gran numero di qubit ma che sia anche in grado di isolare ciascuno di essi dal rumore circostante, conservando così l’informazione immagazzinata per un tempo sufficiente.
IBM si propone di ottenere un CQ con più di mille qubit entro il 2024, non resta quindi che chiederci quali altre frontiere raggiungerà la ricerca nel prossimo futuro.