L’informatica quantistica è un settore in rapida crescita e molto pubblicizzato. Ma suggerimenti che lo è puramente clamore – e quando la bolla scoppierà non rimarremo senza alcun valore – è un’idea sbagliata e un’incapacità di capire dove siamo e dove finiremo.

Innanzitutto un disclaimer: sono tutt’altro che uno spettatore oggettivo. Sono il professore di tecnologie quantistiche al Dipartimento dei materiali di Oxford, cofondatore della società londinese-Oxford Quantum Motion, e per due decenni ho lavorato su come costruire un computer quantistico.

Oggi esistono molte aziende di informatica quantistica, ma generalmente non stanno ancora facendo soldi. Ma quelle aziende ora sono ovviamente in modalità R&S. Per esempio, Psi Quantico, tra i più grandi tra i nuovi giocatori che hanno raccolto oltre $ 665 milioni, non si impegna affatto a livello commerciale. Dice semplicemente agli investitori che ci vorrà del tempo. E lo farà. Credo che potrebbe essere la fine del decennio prima che avremo computer quantistici davvero di grande impatto.

In alcune aree il precedente articolo di FT Alphaville di Nikita Gourianov sulla “bolla del calcolo quantistico” è sia giusto che sbagliato (gioco di parole quantistico inteso). Sappiamo che molte cose importanti non andranno più veloci con un computer quantistico. Ad esempio, il compito di eseguire il rendering della grafica è costituito da un vasto numero di calcoli individualmente semplici: andare quantistici non aiuterà.

E non tutte le aziende trarranno vantaggio dai computer quantistici, almeno all’inizio. Il primo impatto sarà nelle aree relative alla scienza dei materiali (compresi i materiali energetici), alla chimica o all’ottimizzazione (che potrebbe estendersi alla logistica/trasporti). Anche in questi settori, le imprese devono essere coinvolte solo se vogliono far parte della tecnologia abilitante piuttosto che un utente. Altri possono rilassarsi nonostante le chiamate per diventare “quantum ready” – non perderanno il bus quantistico, perché il bus è ancora in costruzione.

Ma per suggerire che ci sarà mai essere applicazioni di alto valore e che i computer quantistici non ripagheranno mai il loro investimento in ricerca e sviluppo, è sbagliato. A titolo di prova, l’articolo di Gourianov esamina due aree: infrangere i codici e accelerare la scoperta nella chimica e nella progettazione di farmaci.

È ben noto che L’algoritmo di Shor offre un “vantaggio quantico esponenziale” – il livello di vantaggio più forte in cui il compito praticamente impossibile di violare la crittografia diventa improvvisamente facile. L’articolo obietta che anche così, c’è poco valore commerciale perché verranno adottati codici alternativi. Dovremmo certamente sperare che sia vero: preferirei non vedere il mondo perdere la sua capacità di scambiare dati in modo sicuro, dal momento che questo è il fattore abilitante per tutta la finanza online e il commercio su Internet ed è essenziale per la società moderna. E comunque, come sarebbe etico vendere l’accesso a un decifratore di codice?

Fortunatamente, la comunità crittografica lo è davvero sviluppando Codici “quantum safe”. Ma per gli investitori l’importanza dell’algoritmo di Shor non è mai stata la violazione del codice commerciale. È che possiamo dimostrare che i computer quantistici saranno in grado di fare qualcosa che è praticamente impossibile convenzionalmente, stabilendo così che possono essere macchine straordinarie e dirompenti.

Sulla chimica, la critica punta a un fatto molto recente prestampa da oltre una dozzina di autori apprezzati. Questo articolo considera se ci sono ancora prove del vantaggio quantistico esponenziale – cioè il vantaggio più forte possibile – per un compito particolare: valutare l'”energia dello stato fondamentale” di una molecola. Gli autori concludono che non ci sono ancora tali prove.

Ma non dicono nulla di altri livelli di vantaggio né di altri compiti di grande interesse per i chimici. Ad esempio, loro Nota Quello “non possiamo concludere nulla su [quantum dynamics for chemical systems] sulla base di questo lavoro”. Pertanto, contrariamente all’articolo, l’articolo non infligge ferite mortali ai computer quantistici in quanto strumenti rivoluzionari in chimica. Si tratta solo di mantenere la comunità onesta.

Naturalmente, centinaia di documenti di ricerca identificano ed esplorano le prospettive di vantaggio quantistico in aree che vanno dall’ottimizzazione (che è la chiave per le sfide nella logistica e nella gestione del portafoglio), fino allo sblocco della dinamica di sistemi complessi nel mondo naturale e tecnologico. Tutte queste idee sono sbagliate e alla fine incapaci di fornire valore? Quasi certamente no.

Quindi c’è qualche elefante nella stanza di cui preoccuparsi per la nascente industria dell’informatica quantistica? In effetti c’è. Il problema sono le dimensioni.

I prototipi di macchine quantistiche di oggi hanno all’incirca le dimensioni di un guardaroba (o, nel peggiore dei casi, un set completo di mobili da camera da letto di lusso). Ma non contengono molti dei qubit che sono l’unità di elaborazione grezza dei computer quantistici: forse 100, di solito meno. Avremo bisogno di milioni. E questo è deludente. Qualunque degli approcci principali che consideri – qubit superconduttori, o trappole ioniche o fotonico puro – è probabile che l’aumento di scala porti a un singolo computer quantistico che occupi il pavimento di un grande edificio, se non l’intero edificio. Questo è solo un computer quantistico con un utente alla volta.

I computer quantistici delle dimensioni di un edificio avrebbero comunque un impatto ovviamente, forse paragonabile ai 36 miliardi di dollari di oggi settore HPC. Ma il solo costo di tali sistemi limiterebbe i loro mercati e i vantaggi che possono apportare. E non ci sono molte opzioni per ridurli. Per me, il percorso naturale è alterare i chip di silicio di oggi per ospitare qubit anziché bit, ma sulla stessa scala minuscola. Certamente è necessaria una soluzione al problema delle dimensioni se i computer quantistici vogliono raggiungere il loro pieno potenziale rivoluzionario.

È giusto riconoscere che ci sono disconnessioni tra le idee ampiamente diffuse su ciò che possono essere i computer quantistici e la realtà di ciò che saranno. Ma è molto sbagliato affermare che in campo non c’è molto altro che clamore. Il progresso verso i computer quantistici è reale e il percorso verso macchine commercialmente importanti è chiaro con ovvie pietre miliari. Da questo punto di vista, il calcolo quantistico è come qualsiasi altra tecnologia dirompente.

Oltre a tutto questo, c’è un’altra preoccupazione che ho sentito: che lo sforzo per costruire computer quantistici fallirà a causa di una fisica ancora sconosciuta. Tale possibilità sembra remota, ma non può essere esclusa. Tuttavia, scoprire una realtà più profonda dietro la teoria quantistica, che ha resistito all’esame di migliaia di esperimenti per un secolo, potrebbe non essere meno eccitante degli stessi computer quantistici!