L'informatica ha fatto molta strada negli ultimi decenni. Siamo nel mezzo di una rivoluzione tecnologica, con macchine sempre più avanzate di anno in anno. Due invenzioni particolarmente avanzate, il supercomputer e il computer quantistico, hanno moltissime applicazioni e potenzialità. Ma qual è la differenza tra un supercomputer e un computer quantistico, e qual è il migliore?
Cos'è un supercomputer?
I supercomputer sono sistemi enormi che può coprire intere stanze di dimensioni. Queste macchine non assomigliano per niente al tuo tipico PC desktop o laptop. Piuttosto, i supercomputer sono costituiti da grandi gruppi di processori, che lavorano tutti insieme per raggiungere un obiettivo particolare.
I supercomputer sono emersi per la prima volta negli anni '60, con la creazione del CDC (Control Data Corporation) 6600. Questo è considerato il primo supercomputer mai costruito ed era circa dieci volte più potente dei computer standard dell'epoca. Ma le cose hanno fatto molta strada da allora.
I supercomputer di oggi sono estremamente potenti, per non dire altro. Ma, ovviamente, tutto questo è relativo. Il CDC 6600 è stato un fenomeno nell'informatica, ma oggi non sarebbe visto come niente di speciale. Dopotutto, ci sono voluti solo mezzo decennio perché fosse eclissato dal CDC 7600. Quindi, tienilo a mente quando consideri la potenza dei supercomputer oggi.
Come il tuo PC, i supercomputer possono elaborare e archiviare dati, ma vanno molto oltre. Queste macchine possono eseguire calcoli e simulazioni incredibilmente complessi che non potrebbero mai essere raggiunti dagli esseri umani o dai computer che tutti usiamo nella nostra vita quotidiana. Possono anche eseguire rapidamente processi che un normale computer potrebbe richiedere mesi o anni per completare.
Ad esempio, un moderno supercomputer potrebbe prevedere il risultato di un'esplosione nucleare, produrre modelli molto complessi del cervello e persino effettuare simulazioni delle origini dell'universo. Le capacità di queste macchine sono in qualche modo strabilianti e si sono dimostrate utili in una serie di settori diversi.
Ma, in fondo, i supercomputer hanno gli stessi dadi e bulloni dei normali computer. La differenza è che questi computer sono enormi e sono costituiti da migliaia o centinaia di migliaia di CPU (unità di elaborazione centrale), e quindi offrono una potenza di elaborazione notevolmente superiore rispetto al tuo PC standard. Il computer che usi quotidianamente probabilmente ha una manciata di core della CPU, con alcuni che ne hanno solo uno. Quindi, immagina cosa si potrebbe ottenere se il suo potere fosse aumentato molte, molte volte.
I supercomputer sono affascinanti ma incredibilmente costosi da costruire e mantenere. Milioni di dollari possono essere versati in un singolo supercomputer e sono necessarie enormi quantità di energia elettrica per mantenerli in funzione.
E anche queste macchine altamente avanzate hanno i loro limiti. In particolare, le capacità dei supercomputer sono limitate alle loro dimensioni. I supercomputer di oggi sono già enormi e costano un sacco di soldi per funzionare. Quindi, più grande diventa un supercomputer, più diventa costoso.
Inoltre, i supercomputer generano enormi quantità di calore che devono essere rimosse per evitare il surriscaldamento. Tutto sommato, l'uso dei supercomputer è un processo molto costoso ed esaustivo. Inoltre, ci sono alcuni problemi che i supercomputer non possono risolvere semplicemente perché sono troppo complessi.
Tuttavia, un giocatore relativamente nuovo nel gioco informatico potrebbe ospitare la capacità di superare i supercomputer e ottenere ciò che non possono: computer quantistici.
Cos'è un computer quantistico?
IL concetto di calcolo quantistico nato per la prima volta negli anni '80. Durante questo periodo, pionieri come Richard Benioff, Richard Feynman e Yuri Manin contribuirono allo sviluppo della teoria del calcolo quantistico. Ma in questo momento, il calcolo quantistico era solo un'idea e non era mai stato applicato in un contesto reale.
Diciotto anni dopo, nel 1998, Isaac Chuang, Neil Gershenfeld e Mark Kubinec crearono il primo computer quantistico. La velocità di elaborazione di questo computer è rudimentale rispetto ai computer quantistici più avanzati di oggi, ma lo sviluppo di questa macchina unica nel suo genere è stato a dir poco rivoluzionario.
Come puoi vedere nell'immagine sopra, i computer quantistici non assomigliano per niente ai computer tipici. Questo perché operano in modi drasticamente diversi. Mentre i computer e i supercomputer utilizzano il codice binario per memorizzare le informazioni, i computer quantistici utilizzano minuscole unità note come qubit (o bit quantici).
I qubit sono incredibilmente piccoli. Sono fatti di sistemi quantistici ancora più piccoli, come protoni ed elettroni, i componenti fondamentali degli atomi. La cosa fantastica dei qubit è che possono esistere in più stati contemporaneamente. Analizziamolo.
Codice binario è proprio questo, binario. Ciò significa che i bit possono esistere solo come zero o uno, il che può essere limitante quando si tratta di eseguire processi avanzati. D'altra parte, i Qubit possono esistere simultaneamente in più stati, noti come sovrapposizione quantistica. I qubit possono anche raggiungere l'entanglement quantistico, in cui coppie di qubit si collegano tra loro.
Utilizzando la sovrapposizione quantistica, i computer quantistici possono considerare più configurazioni di qubit contemporaneamente, rendendo molto più semplice la risoluzione di problemi altamente complessi. E, attraverso l'entanglement quantistico, due qubit possono esistere nello stesso stato e influenzarsi a vicenda in modi matematicamente prevedibili. Ciò contribuisce alla capacità di elaborazione dei computer quantistici.
Nel complesso, la capacità di considerare più stati contemporaneamente offre ai computer quantistici la possibilità capacità di risolvere calcoli estremamente complessi ed eseguire simulazioni altamente avanzate.
Diverse aziende stanno attualmente lavorando allo sviluppo di computer quantistici, tra cui IBM e Google. Ad esempio, come da Nuovo scienziato, nel 2019, Google ha affermato che il suo computer quantistico, Sycamore, ha superato un supercomputer nelle sue capacità. Google ha affermato che, in 200 secondi, Sycamore potrebbe risolvere un calcolo che richiederebbe 10.000 anni a un supercomputer per essere completato.
Ma solo due anni dopo, di nuovo, come da Nuovo scienziato, in Cina è stato sviluppato un algoritmo non quantistico che ha reso possibile la risoluzione ai normali computer lo stesso problema in poche ore, il che significa che un supercomputer sarebbe sicuramente in grado di risolverlo, pure.
Quindi, c'è un grande "se" che incombe sull'intero campo dell'informatica quantistica. Questa tecnologia è ancora nelle sue fasi iniziali e ha ancora molta strada da fare prima di poter fare affidamento su di essa come alternativa ai supercomputer.
I computer quantistici sono incredibilmente difficili da costruire e programmare e hanno ancora alti tassi di errore. Inoltre, l'attuale potenza di elaborazione dei computer quantistici li rende del tutto inadatti alle applicazioni tipiche. Di conseguenza, ci sono molti problemi crescenti che il calcolo quantistico deve affrontare prima di diventare una tecnologia affidabile e ampiamente utilizzata.
I supercomputer sono il punto di riferimento per ora
Mentre i computer quantistici hanno il potenziale per superare di gran lunga i supercomputer, questo è ancora in gran parte ipotetico. Un giorno, potremmo vedere il calcolo quantistico avanzare al punto in cui i supercomputer non sono più necessari. Non si può negare che enormi sviluppi sono già stati fatti in questo campo. Ma per ora, i computer quantistici sono ancora nelle loro fasi iniziali e potrebbero volerci decenni prima che diventino mainstream.
