Il computer impossibile

Giuliano Benenti, Giulio Casati e Simone Montangero

Era da parecchio tempo che non leggevo un saggio, solitamente preferisco romanzi e narrativa. Ma ultimamente sono andato in fissa con il mondo del computer quantistico, quindi, dopo aver sfogliato diversi libri in libreria, ho scelto Il computer impossibile, un libro di recente uscita edito da Raffaello Cortina Editore e scritto a sei mani da Giuliano Benenti, Giulio Casati e Simone Montangero, tre fisici di fama internazionale.
Premetto che non ho conoscenze scientifiche, i miei studi sono stati artistici, ma la tecnologia mi ha sempre affascinato. Quindi con la consapevolezza dei miei limiti devo dire che il libro, almeno all'inizio, è abbastanza chiaro, in quanto adotta un approccio divulgativo senza mai risultare banale.
In poche parole, per spiegare come siamo arrivati ai computer quantistici, gli autori raccontano che tutto nasce dalla miniaturizzazione dei circuiti elettronici. Negli anni sessanta, la cosiddetta Legge di Moore prevedeva che la potenza dei computer raddoppiasse ogni 18 mesi grazie a transistor sempre più piccoli. Oggi, se il nostro smartphone è più potente di un intero edificio di computer anni '70, è proprio grazie a questo processo. Il problema è che abbiamo praticamente raggiunto il limite fisico della materia. Continuare a miniaturizzare porta a strani fenomeni quantistici che rendono i chip instabili, come bambini iperzuccherati a una festa di compleanno. Soluzione? Invece di andare contro le leggi della fisica, gli scienziati hanno deciso di cavalcarla. Ed è così che nasce l’idea del computer quantistico.
Per avvicinarsi al suo funzionamento, gli autori spiegano le basi di un computer tradizionale. In un computer l'unità d'informazione è il bit, che può assumere solo due stati, 0 o 1, come una monetina che cade su testa o croce. Tutte le operazioni (scrivere un'email, guardare un video, calcolare qualcosa) sono una lunga sequenza di 0 e 1 elaborati uno dopo l'altro, in modo sequenziale. Al centro di questo processo c’è il transistor, un minuscolo interruttore che controlla il flusso di corrente elettrica. Miliardi di transistor accendono e spengono correnti in una danza perfettamente coordinata che permette di eseguire calcoli estremamente complessi. Ogni numero, parola, o immagine vengono tradotti in questa lingua fatta di 0 e 1, il codice binario.
Il computer quantistico invece usa i qubit, bit quantistici che possono essere 0, 1 o entrambi contemporaneamente, in proporzioni variabili. È come una monetina che gira sospesa a mezz'aria. Una particella quantistica può trovarsi, ad esempio, al 70% nello stato 1 e al 30% nello stato 0. A questo punto sorge spontanea una domanda: se i qubit possono essere 0, 1 o una sovrapposizione dei due, come si fa a determinarne il valore? Qui entra in gioco il famoso esperimento del gatto di Schrödinger, in cui il gatto è contemporaneamente vivo e morto finché non si apre la scatola. I qubit funzionano uguale, finché non li misuri, sono in sovrapposizione. Nel momento in cui li osservi, “collassano” in uno stato definito. Un po’ come quando controlli la pizza nel forno: prima è perfetta nella tua immaginazione, poi la realtà ti sbatte in faccia che si è bruciata. Questa capacità di "essere tante cose insieme" permette ai computer quantistici di esplorare simultaneamente moltissime soluzioni.
Un esempio pratico? Immaginiamo di dover attraversare un labirinto. Un computer tradizionale prova una strada alla volta, tornando indietro a ogni muro per ricominciare da capo. Un computer quantistico invece esplora tutte le strade contemporaneamente, come se si sdoppiasse in infinite copie di sé stesso, ognuna impegnata a tentare un percorso diverso. E non è finita. I qubit hanno un'altra superpotenza: l’entanglement, o intreccio quantistico. Due qubit, una volta "intrecciati", restano collegati a distanza. Se ne misuri uno, automaticamente sai anche lo stato dell’altro, pure se sono separati da chilometri, anni luce o da un muraglione di firewall. È come se fossero uniti da un filo invisibile attraverso lo spazio. A questo punto della lettura, ammetto di aver iniziato a faticare a seguire. Senza una solida base di fisica, l’argomento diventa davvero ostico e richiede una notevole capacità di astrazione. Il libro poi affronta il problema della decoerenza: i qubit sono delicatissimi, basta una vibrazione, una variazione di temperatura, persino una misera particella di polvere per farli "collassare" e perdere il loro comportamento quantistico. Per questo i computer quantistici devono funzionare in condizioni estreme. Temperature prossime allo zero assoluto (-273 °C) e ambienti ultra-isolati. Quindi no, non sostituiranno i nostri PC, smartphone o tablet. Il computer quantistico non serve per guardare Netflix o stalkerare ex su Instagram, ma per risolvere problemi davvero complessi: crittografia, simulazioni molecolari, ricerca medica, e, ovviamente, intelligenza artificiale.

È recente la notizia che un computer quantistico è riuscito, in meno di 5 minuti, a eseguire un calcolo di riferimento che avrebbe richiesto 700 milioni di anni ai più potenti supercomputer classici. Sembra fantascienza, eppure è già realtà.

Dove tutto sembrava diviso tra 0 e 1, acceso o spento, giusto o sbagliato, improvvisamente esiste un'infinità di possibilità, tutte contemporaneamente vere. È un invito a ripensare come funzionano le cose, e forse anche come funzioniamo noi. Perché se l’universo, nelle sue regole più profonde, è fatto di sovrapposizioni, intrecci invisibili e infinite strade aperte, allora forse anche noi possiamo essere qualcosa di più complesso, imprevedibile, straordinario di quello che pensavamo.

Libri