Google ha circa 20 computer quantistici nel suo laboratorio di Santa Barbara, dove il dottor Erik Lucero e il suo team stanno cercando di forgiare il futuro dell'informatica.
Fuori, il mite sole di settembre riscalda una costa idilliaca, mentre la California si crogiola in un'altra giornata perfetta.
Dentro, ci sono meno 460 Fahrenheit (-273 Celsius) in alcuni punti, sacche di freddo che sono piene dell'impossibile fisica della meccanica quantistica, una scienza in cui le cose possono esistere, non esistere contemporaneamente ed essere anche una via di mezzo.
Questo è il laboratorio di intelligenza artificiale quantistica di Google, dove dozzine di persone super intelligenti lavorano in un ufficio attrezzato con pareti da arrampicata e biciclette elettriche per plasmare la prossima generazione di computer, una generazione che sarà diversa da qualsiasi cosa gli utenti abbiano attualmente in tasca o in ufficio.
"Si tratta di un nuovo tipo di computer che utilizza la meccanica quantistica per eseguire calcoli e ci consente... di risolvere problemi che altrimenti sarebbero impossibili", spiega Erik Lucero, ingegnere capo del campus vicino a Santa Barbara.
"Non sostituirà il tuo telefono cellulare, il tuo desktop; funzionerà in parallelo con queste cose."
La meccanica quantistica è un campo di ricerca che secondo gli scienziati potrebbe essere utilizzato un giorno per aiutare a limitare il riscaldamento globale, progettare sistemi di traffico cittadino o sviluppare nuovi potenti farmaci.
Le promesse sono così grandi che governi, giganti della tecnologia e start-up di tutto il mondo ci stanno investendo miliardi di dollari, impiegando alcuni dei più grandi cervelli in circolazione.
I computer quantistici non sostituiranno telefoni cellulari e desktop, ma lavoreranno insieme a loro.
Il gatto di Schrodinger
L'elaborazione vecchio stile si basa sull'idea della certezza binaria:decine di migliaia di "bit" di dati che sono ciascuno sicuramente "on" o "off", rappresentati da uno o da zero.
L'informatica quantistica utilizza l'incertezza:i suoi "qubit" possono esistere in uno stato sia di unità che di zero in quella che viene chiamata sovrapposizione.
L'illustrazione più famosa di una sovrapposizione quantistica è il gatto di Schrodinger, un ipotetico animale rinchiuso in una scatola con una fiaschetta di veleno che può frantumarsi o meno.
Mentre la scatola è chiusa, il gatto è contemporaneamente vivo e morto. Ma una volta che interferisci con lo stato quantico e apri la scatola, la questione della vita o della morte del gatto è risolta.
I computer quantistici usano questa incertezza per eseguire molti calcoli apparentemente contraddittori allo stesso tempo, un po' come essere in grado di percorrere tutte le strade possibili in un labirinto tutto in una volta, invece di provarle in serie finché non trovi la strada giusta.
Perfettamente comprensibile:l'esperimento mentale di Erwin Schrodinger aveva un gatto in una scatola che era sia vivo che morto finché non è stato osservato.
La difficoltà per i progettisti di computer quantistici è far sì che questi qubit mantengano la loro sovrapposizione abbastanza a lungo da consentire un calcolo.
Non appena qualcosa interferisce con loro - rumore, fango, temperatura sbagliata - la sovrapposizione crolla e ti rimane una risposta casuale e probabilmente priva di senso.
Il computer quantistico che Google ha mostrato ai giornalisti assomiglia a una torta nuziale steampunk appesa a testa in giù a una struttura di supporto.
Ogni strato di metallo e fili curvi diventa progressivamente più freddo, fino alla fase finale, in cui il processore palmare viene raffreddato a soli 10 Millikelvin, ovvero circa -460 Fahrenheit (-273 Celsius).
Quella temperatura, solo una sfumatura sopra lo zero assoluto, la temperatura più bassa possibile nell'universo, è vitale per la superconduttività su cui si basa il design di Google.
Sebbene il computer della torta a strati non sia enorme, alto circa mezza persona, con l'attrezzatura viene occupata una discreta quantità di spazio di laboratorio per raffreddarlo:i tubi sibilano sopra la testa con diluizioni di elio che si comprimono e si espandono, utilizzando lo stesso processo che mantiene il tuo frigorifero freddo.
Nella parte inferiore del computer Layercake, ci sono solo 10 Milikelvin, praticamente il più freddo possibile in qualsiasi parte dell'universo.
Futuro
Ma... che cosa fa effettivamente tutto questo?
Bene, dice Daniel Lidar, esperto di sistemi quantistici presso l'Università della California del Sud, è un campo che promette molto quando matura, ma che è ancora un bambino.
"Abbiamo imparato a gattonare, ma di certo non abbiamo ancora imparato a camminare, saltare o correre", ha detto all'AFP.
La chiave per la sua crescita sarà risolvere il problema dei crolli sovrapposti, l'apertura della scatola del gatto, per consentire calcoli significativi.
Man mano che questo processo di correzione degli errori migliora, problemi come l'ottimizzazione del traffico cittadino, che è diabolicamente difficile su un computer classico a causa del numero di variabili indipendenti coinvolte, le auto stesse, potrebbero essere a portata di mano, ha affermato Lidar.
"Su un computer quantistico (corretto da errori), potresti risolvere quel problema", ha detto.
I computer quantistici potrebbero un giorno essere in grado di ottimizzare il flusso del traffico nelle città, bandendo per sempre gli ingorghi.
Per Lucero e i suoi colleghi, queste possibilità future valgono il mal di testa.
"La meccanica quantistica è una delle migliori teorie che abbiamo oggi per sperimentare la natura. Questo è un computer che parla il linguaggio della natura.
"E se vogliamo uscire e capire questi problemi davvero impegnativi, per aiutare a salvare il nostro pianeta e cose come il cambiamento climatico, piuttosto che avere un computer in grado di fare esattamente questo, lo vorrei". + Esplora ulteriormente
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