La corsa ai quantum computer: Israele si fa spazio
di Sara Spagnoletto
Israele si unisce alla corsa mondiale verso i quantum computer, insieme a USA, Canada e Cina. Nel corso degli anni la nazione ha stanziato oltre 1.25 miliardi di shekel nella ricerca di questa innovativa tecnologia. Secondo un report di Bloomberg, è stato recentemente lanciato un progetto indirizzato a costruire il primo quantum computer nello Stato ebraico.
Cos’è un quantum computer?
I classici computer sono costituiti da tanti transistors, che possono bloccare o lasciar passare elettricità. Un bit (binary digit) è un numero di valore 1 (ON) o 0(OFF).
Tutte le applicazioni che vengono utilizzate: siti web visitate, foto visualizzate, sono una sequenza di zero ed uno.
Col passare degli anni i computer sono diventati progressivamente più piccoli e veloci. Solo per dare un’idea, la potenza del supercomputer usato per l’Apollo11 nel ’69 verrebbe oggi sorpassata da un semplice smartphone.
Attualmente le dimensioni tipiche di un transistor sono di 14nm, circa 500 volte meno quelle di un globulo rosso.
Con la contrazione dei componenti di computer fino a solo qualche atomo, si entra nel mondo della meccanica quantistica, ovvero la teoria che descrive fenomeni che avvengono a dimensioni microscopiche.
Qui le leggi classiche della fisica vengono stravolte, e i computer tradizionali si comportano in modo inusuale.
Nonostante i numerosi ostacoli ingegneristici, i fisici e gli informatici non si sono fatti scoraggiare, anzi, hanno deciso di usare queste proprietà a loro vantaggio: al posto dei bits, i quantum computer utilizzano i quibits, che invece di essere esclusivamente on o off, possono essere in entrambi gli stati simultaneamente.
Tralasciando la natura fisica della questione, è importante capirne conseguenze e possibilità: in un computer tradizionale, raddoppiando il numero di bits si raddoppia il potere di calcolo. In un quantum computer invece, ogni qubit aggiunto rappresenta un aumento esponenziale.
Quali sono le implicazioni:
I quantum computer saranno esponenzialmente più veloci solo per specifiche applicazioni. Essi eccellono nelle aree in cui vi è un largo, incerto e complicato sistema da simulare, cioè un sistema dove sono necessari calcoli su più variabili contemporaneamente. Il che comporta possibili applicazioni nell’anticipare mercati finanziari, migliorare previsioni meteo, o qualsiasi problema di ottimizzazione.
In particolare, saranno utili nel simulare reazioni chimiche. Persino i più potenti supercomputer odierni non sono in grado di analizzare e riprodurre il comportamento di molecole complesse. I quantum computer possono sfruttare la loro natura per simulare reazioni o comprendere più a fondo la stessa fisica quantistica.
Dallo sviluppare nuovi materiali per batterie elettriche in veicoli, a scoprire una cura per Alzheimer e cancro.
In più c’è l’aspetto della crittografia; i nostri messaggi privati in internet vengono criptati in modo da nasconderli a parti terze. Le principali tecniche di crittografia si basano sulla difficoltà (o quasi impossibilità) di fattorizzare in primi un grande numero, persino per i migliori computer. Una decrittazione che oggi impiegherebbe migliaia di anni, un quantum computer potrebbe risolverla in ore. Questo rappresenta un ovvio problema nel caso in cui questa tecnologia finisca nelle mani sbagliate.
La corsa ai quantum computer nel mondo e in Israele
I leader nella corsa ai quantum computer sono USA, Canada, Cina, UK, Germania e Francia. Gli USA, oltre alla sostanziale ricerca pubblica (il congresso ha dedicatogli $1.2 Miliardi nel 2018), è patria delle principali “Big Techs”.
Nell’agosto del 2020, Google ha annunciato che il loro quantum computer aveva eseguito la prima simulazione quantistica di una reazione chimica. Nello stesso momento, IBM ha dichiarato di aver creato un quantum computer con ben 64 quibits. Infine, Microsoft ha sviluppato Q#, il primo linguaggio di programmazione per scrivere algoritmi quantistici.
In Israele, il Ministro della Difesa insieme all’Innovation Authority sta raccogliendo fondi per un progetto da $60 Milioni per costruire un quantum computer da circa 30-40 qubits. Secondo Aviv Zeevi, il vice presidente dell’Innovation Authority, dovrebbero iniziare a lavorarci entro la fine di quest’anno.
Questo progetto è solo una parte dei 1.25 Miliardi di shekel stanziati da Israele per rafforzare la competenza informatica-quantistica. A questo proposito, il governo israeliano ha costituito la Israel National Quantum Initiative (INQI). “Non è una questione di difesa, ma commerciale”, ha dichiarato il presidente di INQI a The Algemeiner.
In scena troviamo anche diverse start-up israeliane: Quantum Machines, fondata nel 2018, ha sviluppato una piattaforma per controllo e operazione di quantum computer, valutata $17.5 Milioni. Classiq, fondata nel 2019, permette lo sviluppo di algoritmi e accesso per quantum computer anche ad informatici classici, valutata circa $15 Milioni.
Nell’aprile 2021 AWS (Amazon Web Services) ha scelto di finanziare un gruppo del Racah Institute of Physics alla Hebrew University of Jerusalem. La ricerca, guidata dal Prof. Alex Retzker, si basa sull’avanzamento dei quantum gates, elementi costitutivi dei circuiti di calcolo quantistico.
Le previsioni però non sono che ogni compagnia e istituzione abbia un proprio quantum computer, ma piuttosto che ci siano servizi per accedere alle potenzialità da remoto, tipo cloud. Il modello è chiamato QCaaS – Quantum Computers as a Service, a competere con il comune Softwer As A Service (SaaS).
AWS Braket, Microsoft Azure, e IBM, già offrono soluzioni di questo tipo, che vengono sfruttare da diverse compagnie ed istituzioni israeliane. AWS Braket sta infatti supportando ricerche indipendenti del Weizmann Institute of Science, Technion Israel Institute of Technology, Bar-Ilan University, e la Hebrew University of Jerusalem.
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