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Microsoft tenta una nuova strada verso il computer quantistico

Nella corsa alla commercializzazione di computer sempre più potenti, il bolide Microsoft si è appena disposto alla linea di partenza con un set di gomme nuove. C’è soltanto un problema: manca il motore, almeno per ora.

I concorrenti del gigante tecnologico di Redmond sono Google, IBM e un gruppetto di piccole aziende specializzate nello sviluppo di “computer quantistici” - macchine che, in teoria, forzando le leggi della fisica, potranno essere di gran lunga più potenti dei computer esistenti. Microsoft è portatrice di un approccio diverso, che consentirà alla sua tecnologia – sempre che funzioni - di limitare il numero di errori e di adattarsi meglio a finalità commerciali. L’azienda ha recentemente svelato l’esistenza di un nuovo linguaggio di programmazione denominato “Q#” (si pronuncia “Q Sharp”) che, insieme ad altri strumenti, aiuterà i programmatori a costruire il software per i computer quantistici.

Microsoft sta anche distribuendo dei simulatori che consentiranno ai programmatori di testare il software su computer tradizionali o attraverso la sua piattaforma cloud, Azure. 

Le nuove macchine fanno parte delle tecnologie avanzate che, insieme ai programmi di intelligenza artificiale e di realtà aumentata, la CEO di Microsoft, Satya Nadella, considera cruciali per futuro dell’azienda. Molto probabilmente, Microsoft, come Google e IBM, offrirà via internet, ai vari clienti, il servizio di uso “a tempo” dei propri computer quantistici.

Nel 2011, la D-Wave Systems Inc. fu la prima azienda a vendere un computer quantistico, nonostante le critiche alla sua tecnologia e la possibilità di eseguire soltanto uno specifico sottoinsieme di problemi matematici. Google e IBM hanno prodotto macchine che sono  considerate molto vicine alla cosiddetta “supremazia quantistica”, vale a dire l’abilità di affrontare problemi complessi che un normale supercomputer non è in grado di risolvere. La IBM e la Rigetti Computing (una startup) hanno anche prodotto dei software per tali macchine.

Microsoft, invece, sta cercando di mettere a punto una macchina che sia completa e autonoma. I ricercatori lavorano su un progetto all’avanguardia che si fonda sul controllo di una particella elusiva, denominata “fermione di Maiorana”, di cui non si conosceva l’esistenza fino a pochi anni fa. Todd Holmdahl, a capo della divisione Microsoft che si occupa di quantum computing, ha dichiarato che gli ingegneri stanno per riuscire a pilotare il fermione di Maiorana in modo tale da utilizzarlo per effettuare calcoli. Secondo Holmdahl, già alla guida di progetti come Xbox (la console per videogiochi) e HoloLens (gli occhiali per la realtà aumentata), Microsoft lancerà sul mercato un computer quantistico entro cinque anni.

“Al momento”, ha aggiunto, “siamo in trattativa con diversi clienti per proporre servizi di calcolo quantistico finalizzati alla risoluzione di particolari problemi”.

I sistemi quantistici sfruttano all’estremo limite il comportamento degli atomi e delle altre nanoparticelle. Mentre i computer tradizionali elaborano unità d'informazione binaria, indicate dai valori 0 e 1, i computer quantistici si basano su “qubit” (quantum bit, bit quantistici), che possono avere allo stesso tempo valore 0 e 1. Pertanto, due qubit possono rappresentare simultaneamente quattro numeri, tre qubit possono rappresentare otto numeri e così via. Ciò significa che i computer quantistici, rispetto alle macchine tradizionali, sono in grado di eseguire calcoli molto più rapidamente e sono in grado di affrontare problemi estremamente più complessi.

Le possibili applicazioni vanno dalla creazione di nuovi medicinali alla soluzione di problemi di chimica avanzata. L’applicazione vincente del computer quantistico, la “killer application”, avrà per oggetto la scoperta di un modo più efficiente per sintetizzare l’ammoniaca per fertilizzanti, un processo che attualmente consuma il 3% di tutto il gas naturale terrestre, secondo Krysta Svore, che in Microsoft è responsabile degli aspetti software legati al progetto quantistico.

Questa nuova tecnologia, le cui possibilità applicative sono oggetto di dibattiti, sta venendo alla luce dopo una lunga fase di studio. Ad oggi, i ricercatori sono in grado di mantenere i qubit in uno stato quantistico soltanto per frazioni di secondo. Appena i qubit perdono lo stato quantistico, producono errori di calcolo che vanificano i benefici derivanti dal loro uso all’interno dei computer.

Secondo Holmdhal, Microsoft adotta un programma di ricerca totalmente diverso, definito “topologico”, che dovrebbe creare qubit più stabili. La macchina avrà un tasso di errore molto più basso - da mille a diecimila volte – rispetto ai computer delle altre aziende concorrenti.

Jonathan Breeze, ricercatore dell’Imperial College di Londra nel campo dei materiali avanzati, sostiene che la riduzione o la correzione di errori di calcolo è fondamentale perché la nuova tecnologia possa essere sfruttata a fini commerciali. Un tasso di errore minore equivale a maggiori possibilità applicative attraverso una quantità inferiore di qubit, forse meno di cento.

Krysta Svore ha dichiarato che il gruppo da lei coordinato ha già dimostrato matematicamente che gli algoritmi basati su un approccio quantistico sono in grado di produrre un’accelerazione radicale nelle applicazioni in materia di apprendimento automatico, rendendole quattromila volte più veloci degli standard attuali (il machine learning – o apprendimento automatico – è un tipo di intelligenza artificiale su cui si basano i recenti progressi di alcuni computer avanzati, in grado di identificare oggetti nelle immagini, tradurre lingue e condurre autoveicoli).   

“Vogliamo risolvere i problemi più intricati della nostra epoca”, ha aggiunto Holmdahl, “e abbiamo la possibilità di farlo grazie a una tecnologia che è unica e diversa dalle altre”.

© 2017, Bloomberg