Come padroneggiare finalmente l’informatica quantistica

Al giorno d’oggi l’informatica quantistica fa spesso notizia. Probabilmente hai visto i chip quantistici e i loro strani sistemi di raffreddamento in stile steampunk nelle pagine di riviste e giornali. Anche i politici e gli imprenditori usano sempre più spesso la parola “quantistico” nei loro annunci. Se ti senti un po’ confuso riguardo a tutto questo, è un buon anno per i propositi del nuovo anno: capire finalmente cos’è l’informatica quantistica.

È un obiettivo ambizioso e il tempismo ha sicuramente senso. L’industria dell’informatica quantistica ha ottenuto molti risultati scientifici nell’ultimo anno e il campo ora è prezioso oltre 1 miliardo di dollari Si prevede che questa cifra raddoppierà nei prossimi due anni. Ma dove ci sono i soldi e l’interesse cresce, ci sarà sicuramente anche molta pubblicità.

Rimangono molte domande su quando e come i computer quantistici potrebbero essere in grado di superare i computer convenzionali. Matematici e teorici potrebbero essere in grado di rispondere ad alcune di esse, ma la nostra migliore opzione potrebbe essere semplicemente quella di costruire computer quantistici migliori e, beh, manipolarli. Tuttavia, anche questo non è facile: non esiste un consenso diffuso su come costruire un computer quantistico migliore.

A peggiorare le cose per i curiosi dell’informatica quantistica, la meccanica quantistica è davvero difficile da capire. I fisici sono ancora in disaccordo su come dovremmo interpretare esattamente strani fenomeni quantistici come la sovrapposizione o l’entanglement. Eppure sono proprio queste strane proprietà gli elementi chiave dell’informatica quantistica.

Se questo ti sembra travolgente, non sei solo. Ma credo che questi ostacoli non siano insormontabili. Basta guardare i bambini.

Ero un insegnante di scuola superiore e c’erano sempre alcuni studenti nelle mie classi che si fermavano dopo la lezione per farmi domande sorprendentemente tecniche sull’informatica quantistica. Erano curiosi, e questo bastava loro per imparare abbastanza da porre grandi domande, anche quando la loro padronanza della matematica e della fisica non era eccezionalmente avanzata. Un anno, dopo aver completato un corso online di informatica quantistica durante l’estate, uno studente mi ha contattato solo per divertimento e in effetti ne sapeva più di me sulla scrittura di codici per computer quantistici! Trascorremmo l’anno successivo lavorando su lezioni che altrimenti avrei insegnato solo agli studenti universitari.

Qualche mese fa ho incontrato un altro ricercatore della saggezza quantistica che aveva appena iniziato la sua giovinezza. Uno YouTuber di 9 anni di nome Kai è co-conduttore di un podcast chiamato bambino quantisticoIn cui pone domande sui computer quantistici ad alcuni dei maggiori esperti mondiali, mentre oltre 88.000 abbonati guardano e imparano con lui.

La co-conduttrice di Kai è sua madre Katia Moskvich, una fisica che ha una lunga carriera nella scrittura scientifica. Moskvich lavora presso Quantum Machines, un’azienda che produce dispositivi informatici convenzionali che aiutano a far funzionare effettivamente i computer quantistici, quindi non è estraneo al settore. Kai porta molta curiosità ed entusiasmo nel podcast e ha il grande privilegio di porre domande a persone che hanno avuto un ruolo enorme nel plasmare le nostre idee moderne sull’informatica quantistica.

Peter Shor ha progettato il più famoso algoritmo di calcolo quantistico e si unisce a Kai nel podcast per parlare di cosa potrebbero avere a che fare i computer quantistici con il miglioramento della sostenibilità e la lotta al cambiamento climatico. Il premio Nobel ed ex ministro dell’Energia americano Steven Chu appare nello stesso episodio. L’informatico Scott Aronson, un influente esperto di algoritmi di calcolo quantistico, parla con Kai della possibilità che la meccanica quantistica consenta il viaggio nel tempo e se un’idea così ipotetica possa, in linea di principio, avere qualche connessione con il calcolo quantistico. John Preskill, un altro fisico il cui lavoro ha influenzato il modo in cui oggi misuriamo il successo dei computer quantistici, parla con il robotista Ken Goldberg di informatica quantistica e robotica.

Per essere chiari, Quantum Kid non ti fornirà una conoscenza matematica rigorosa sull’informatica quantistica, ma è un ottimo inizio e un modo affascinante per ascoltare alcuni dei più grandi nomi del settore. La maggior parte degli episodi toccano le basi della meccanica quantistica, come gli stati di sovrapposizione o il principio di indeterminazione di Heisenberg, ma per capirli davvero in dettaglio, consiglierei un’ulteriore lettura, magari in una pubblicazione come nuovi scienziati.

Il valore e il fascino di The Quantum Kid stanno nel fatto che Kai pone esattamente le stesse domande che potresti avere se tutto ciò che sapessi sui computer quantistici fosse che sono in qualche modo speciali e potenzialmente molto potenti. In altre parole, se sei determinato a comprendere finalmente i computer quantistici, ma hai la sensazione di non sapere nulla, Kai è qui per incoraggiarti a essere curioso e a fare comunque domande. (Sarei anche felice di aiutarti a guidarti attraverso lo spinoso mondo di ogni quanto.)

I computer quantistici possono aiutarci a esplorare lo spazio o a viaggiare nel passato? Possono aiutarci a costruire robot più intelligenti e a combattere il cambiamento climatico? Li useremo mai per migliorare la navigazione aerea o creare contenuti che attualmente sembrano una fantasia? Le risposte a queste domande sono complesse, sfumate e piene di incertezze. Spiegare che un bambino di 9 anni eccitato richiede chiarezza e gentilezza, qualcosa di cui beneficia anche il pubblico di The Quantum Kid. Mi è piaciuto sentire Peter Shore affermare ripetutamente che i computer quantistici esistenti, nel complesso, non sono abbastanza potenti da cambiare il mondo senza smorzare completamente l’entusiasmo di Kai.

Nel primo episodio, il fisico Renato Rainer dice a Kai che “crescerai con una nuova macchina che potenzialmente può fare cose nuove, e dovrai pensare a come usarla”, il che stabilisce un tono ottimista e rivolto al futuro per il podcast che è stato ribadito da molti dei suoi ospiti.

Questo è esattamente l’atteggiamento giusto da portare in qualsiasi progetto di apprendimento quantistico che intraprenderai quest’anno: una miscela tra l’entusiasmo, l’immaginazione e la curiosità di Kai e l’esperienza radicata e ricca di sfumature dei suoi ospiti. L’informatica quantistica è complessa e piena di avvertenze, ma rappresenta una frontiera completamente nuova, e cosa potrebbe esserci di più entusiasmante? E se può assaggiarlo un bambino di 9 anni, puoi sicuramente provarlo anche tu.