Informatica quantistica: una nuova era d'oro dell'informatica
da Mario Piattini Velthuis (Professore universitario, Direttore del Grupo Alarcos, aQuantum CRO).
L'IBM Institute for Business Value sottolinea che viviamo nel decennio quantistico, in cui i computer quantistici si stanno preparando a superare i computer classici in compiti significativi, ottenendo ciò che chiamiamo "vantaggio quantistico". Un computer quantistico memorizza le informazioni in oggetti chiamati qubit e le trasforma sfruttando alcune proprietà speciali della meccanica quantistica; che è il campo della fisica che descrive il comportamento della natura a livelli subatomici (ad esempio il comportamento di fotoni, elettroni, ecc.), per i quali la meccanica classica non offre una soluzione soddisfacente. A differenza del bit, che può trovarsi solo in uno stato (0 o 1), il qubit può trovarsi simultaneamente negli stati 0 e 1. Questa sovrapposizione di due stati quantistici consente l'elaborazione su larga scala; poiché la capacità operativa di un computer quantistico aumenta esponenzialmente con la dimensione (in numero di qubit).
Esistono centinaia di applicazioni interessanti per questo nuovo tipo di paradigma in economia e finanza, chimica, medicina e salute, logistica e filiera, energia, cambiamenti climatici, agricoltura, ecc. E, naturalmente, l'informatica quantistica ha un impatto fondamentale sulla sicurezza informatica (crittografia post-quantistica) e sull'intelligenza artificiale (poiché consentono usi molto potenti dell'apprendimento automatico quantistico, del deep learning quantistico e di altre tecniche di intelligenza artificiale).
La curva di apprendimento per questa nuova tecnologia è molto più alta delle precedenti e quindi richiede molto più tempo alle organizzazioni per avere le capacità necessarie in questo campo. Se c'è già una mancanza di talento nelle tecnologie quantistiche e nell'informatica in generale, nell'informatica quantistica è tremendo ed è uno dei problemi più seri che le aziende devono affrontare e potrebbe diventare il principale freno al decennio quantico.
Ecco perché è necessario che non solo buoni matematici e fisici quantistici, ma anche ingegneri informatici - siano essi specialisti in hardware e reti di computer, linguaggi di programmazione, interfacce utente, intelligenza artificiale, ingegneria del software, ecc. - inizino ad occuparsi di questo nuovo paradigma e contribuiscono con le loro conoscenze e capacità didattiche. In questo modo realizzeremo una nuova “età dell’oro” dell’informatica, poiché l’informatica quantistica ci offre un’opportunità unica, allo stesso modo in cui l’hanno avuta i pionieri dell’informatica negli anni ’1960.
Per quanto riguarda in particolare lo sviluppo del software, molti specialisti quantistici non sono consapevoli dei principi e delle tecniche dell'ingegneria del software, quindi sono inclini a commettere vecchi errori, con il rischio di costose "riscoperte". Pertanto, è necessario fare un ulteriore passo avanti e cercare di aumentare la consapevolezza sull’ingegneria del software quantistico, con l’obiettivo di produrre software quantistico con elevati livelli di qualità e produttività.
D’altra parte, è fondamentale rafforzare il rapporto con il mondo imprenditoriale, sia per quanto riguarda la ricerca che la formazione dei professionisti, poiché affinché il campo della tecnologia quantistica abbia il massimo successo è essenziale che ci sia una stretta collaborazione tra industria e mondo accademico. In questo senso, alcuni anni fa abbiamo creato l'unità di ricerca congiunta aQuantum tra l'UCLM e la società Alhambra IT. Questa collaborazione ci consente di sviluppare progetti di ricerca cruciali per risolvere i problemi posti dall’informatica quantistica, come il progetto “QHealth: Quantum Pharmacogenomics Applied to Aging” del programma CDTI Misiones.
Da questa piattaforma incoraggio ciascuno di noi, dai rispettivi campi d'azione, ad analizzare in che modo l'informatica quantistica ha un impatto su di noi e cosa possiamo contribuire dalla nostra vasta esperienza con l'informatica classica, poiché come avverte il fisico quantistico José Ignacio Latorre: "Il futuro Il business quantistico sarà crescere, che ci piaccia o no, perché il futuro della nostra tecnologia è quantico".
