Grandi sfide e grandi opportunità per i computer quantistici. Lo spiega un rapporto di McKinsey

Un nuovo rapporto di McKinsey prova a far luce sullo stato dei computer quantistici e sulla loro evoluzione futura, nonché sul possibile valore offerto ai vari settori industriali. La fotografia scattata da McKinsey descrive uno scenario in cui i computer quantistici possono aggiungere significativamente valore in molti settori, ma in cui resta altresì l'incognita della velocità di sviluppo di questi dispositivi e della loro effettiva capacità di affrontare i problemi.

I computer quantistici senza errori: ancora un miraggio, ma non per forza necessari

Uno degli aspetti forse più interessanti che emergono dal rapporto di McKinsey è quello della valutazione della correzione degli errori. Questa è da molti ritenuta essenziale per poter sfruttare realmente i computer quantistici, poiché senza di essa gli errori portano frequentemente a calcoli errati. Il punto è, però, che non è affatto detto che non sia comunque possibile sfruttare i computer quantistici prima dell'avvento della correzione automatica degli errori: questa è infatti una linea continua anziché un valore binario, dunque secondo alcuni è possibile ottenere risultati interessanti anche con i computer quantistici attuali o disponibili nel futuro immediato.

Un aspetto molto importante evidenziato dal rapporto è come, in realtà, i computer classici non siano sempre stati esenti da errori e, anzi, abbiano anch'essi attraversato una fase in cui i risultati non erano sempre affidabili. Nonostante ciò, sono tali computer ad aver aiutato l'Uomo a raggiungere la Luna. Similmente, dunque, anche i computer quantistici cosiddetti NISQ (noisy, intermediate-sized quantum computers) possono trovare un proprio ambito di impiego.

Il rapporto afferma che il processore Condor di IBM, che sarà lanciato nel 2023 e avrà a disposizione oltre 1.000 qubit fisici (ma non qubit logici, ovvero privi di errori), potrebbe essere l'inizio proprio della fase in cui i computer NISQ potranno iniziare a mostrare la propria utilità. McKinsey ricorda comunque come non sia il numero di qubit in sé a fare la differenza in senso stretto.

In ogni caso, è solo dopo che sarà possibile ottenere la correzione degli errori che le vere potenzialità dei computer quantistici emergeranno chiaramente: stando al rapporto, questo stadio è necessario per la creazione della RAM quantistica, che permetterà di gestire i dati solamente nel dominio quantistico e senza passaggi per quello tradizionale. Ciò consentirà teoricamente di sviluppare algoritmi di IA interamente quantistici e dal potenziale più elevato rispetto a quelli disponibili oggigiorno.

Una volta che si avranno a disposizione grandi quantitativi di qubit logici sarà possibile aiutare la ricerca in ambiti come quello chimico e farmacologico, nonché creare algoritmi avanzati di ottimizzazione per l'industria dell'automobile e i servizi finanziari. McKinsey stima che il valore che i computer quantistici potranno fornire a questi settori oscilli tra i 300 e i 700 miliardi di dollari; la stima viene definita come "cauta" e potrebbe sottostimare il valore reale anche nel caso più roseo.

Le sfide da superare per rendere i computer quantistici accessibili

McKinsey individua diverse sfide che dovranno essere superate per rendere i computer quantistici maggiormente accessibili. Tra queste cita l'accesso ai finanziamenti pubblici, continuano a essere vitali per stimolare la ricerca accademica, e a quelli privati, che saranno necessari per rendere percorribili i computer quantistici a livello commerciale. È interessante notare come l'Unione Europea, con 7,2 miliardi di dollari, sia al secondo posto dopo la Cina (15 mld) in quanto a finanziamenti annunciati per lo sviluppo dei computer quantistici, staccando nettamente gli Stati Uniti (1,3 mld).

L'accessibilità, intesa come la possibilità di accedere ai dispositivi e alle tecnologie, e la standardizzazione giocheranno un ruolo altrettanto importante, e così anche la disponibilità di forza lavoro con competenze specifiche. Senza una forte collaborazione tra le varie realtà presenti nel settore sarà dunque difficile vedere quello sviluppo rapido che ci si attende dal settore.

Forse il più importante elemento problematico è quello dei casi d'uso prima della realizzazione dei computer quantistici con correzione degli errori, che abbiamo già toccato in precedenza. Finora nessuno dei produttori di hardware e di software è riuscito a proporre dei casi d'uso forti per i dispositivi attuali e del futuro immediato al di là di dimostrazioni per lo più accademiche e della generazione di numeri casuali o simili; perché i computer quantistici riescano a prosperare è necessario che vengano sviluppati tali casi d'uso mostrando quali vantaggi possono essere offerti dai nuovi dispositivi. In altri termini, i computer quantistici devono diventare utili perché il loro sviluppo possa essere economicamente sostenibile e perché possano esprimere quel valore potenziale di 700 miliardi di dollari di cui si parlava.

L'arrivo di rapporti come questo segna un po' un cambio di passo: i computer quantistici stanno diventando sempre più oggetti di cui non solo si intuisce il potenziale meramente teorico e scientifico, ma anche economico. La possibilità di velocizzare la ricerca di farmaci e composti chimici utili è potenzialmente rivoluzionaria e, se questi dispositivi si svilupperanno come pensano gli esperti, arriverà all'inizio del prossimo decennio: si tratta di un arco temporale piuttosto ristretto, se visto da una prospettiva ampia. Questi entusiasmi vengono alimentati da scoperte come quella di un nuovo tipo di qubit e dell'entanglement forging (a opera di IBM), nonché più in generale dallo sviluppo delle piattaforme hardware come quella di IBM o quella di Rigetti. Dall'altro lato, però, ci sono sfide importanti da superare come l'impatto dei raggi cosmici e la difficoltà nel dimostrare il "vantaggio quantistico".