Il primo linguaggio di programmazione intuitivo per computer quantistici

Di:  Florian Meyer 

Numerosi progressi tecnici sono stati recentemente raggiunti nella ricerca di potenti computer quantistici. Ora, gli informatici dell’ETH di Zurigo hanno fatto un importante passo avanti nel campo dei linguaggi di programmazione: il loro linguaggio quantico è il primo nel suo genere che è elegante, semplice e sicuro come i linguaggi informatici classici.

Il futuro dell’informatica passa dalla fisica quantistica

Siamo arrivati a un punto in cui anche i più potenti calcolatori classici cominciano a incontrare delle difficoltà nell’elaborazione dell’enorme mole di dati a disposizione. Per risolvere tali difficoltà ci vengono incontro i principi della meccanica quantistica, che sembra avere campi di applicazione sempre più legati alla vita quotidiana.

La pandemia da SARS – CoV2, meglio nota come COVID 19, pone quotidianamente la comunità scientifica a confrontarsi con una mole enorme di dati, di natura clinica, sanitaria, demografica, sociale, economica, con l’obiettivo prioritario di fornire una descrizione quanto più precisa possibile del fenomeno in atto.

La difficoltà principale oggi consiste nel riuscire a gestire, in tempi brevi, i dati elaborati su scala globale (BIG DATA) e trarne delle informazioni quanto più utili per l’umanità.

Ormai da decenni la gestione dei dati è strettamente legata all’evoluzione di sistemi informatizzati, il cui progresso, con il tempo, ha permesso delle elaborazioni sempre più veloci e più performanti.

Quando parliamo di capacità di un computer, siamo abituati a termini quali Megabyte (106 byte), Gigabyte (109 byte) e, in casi eccezionali, Terabyte (1012 byte). Queste grandezze ci dicono quanti dati un calcolatore può gestire.

I Big Data e il traffico di dati che si sviluppa in Internet quotidianamente, hanno imposto la definizione di nuovi ordini di grandezza; sono stati quindi introdotti il Petabyte (1015 byte), l’exabyte (1018 byte)lo zettabyte (1021 byte) e lo yottabyte (1024 byte).

Siamo quindi arrivati a un punto in cui anche i più potenti calcolatori classici cominciano a incontrare delle difficoltà nell’elaborazione tali moli di dati.

Per risolvere tali difficoltà, ci vengono incontro, ancora una volta, i principi della meccanica quantistica, che sembra avere campi di applicazione sempre più legati alla vita quotidiana.

Già da qualche anno, i più importanti brand informatici, primi fra tutti IBM e GOOGLE, hanno iniziato approfonditi studi per la costruzione di un computer quantisticoSi tratta di un computer che utilizza le leggi della fisica e della meccanica quantistica per l’elaborazione dei dati, sfruttando come unità fondamentale il quantum bit (qubit) (a differenza del calcolo elettronico, alla base dei computer come li abbiamo sempre conosciuti, la cui unità fondamentale è invece il bit).

In particolare, i quantum bit hanno alcune proprietà che derivano dalle leggi della fisica quantistica e da cui dipende il funzionamento dei computer quantistici.

Queste proprietà sono:

  • la sovrapposizione di stati, cioè l’esistenza simultanea di tutti gli stati possibili di una particella o un’entità fisica prima della sua misurazione (ciò significa che prima che venga misurato, un qubit può essere sia 0 sia 1). Solo con la misurazione è possibile definire in modo preciso la proprietà del qubit: prima che avvenga la misurazione, quindi, gli stati dei qubit coesistono e possono essere visti come una specie di “nuvola di probabilità”; questa nuvola collasserà e diventerà uno stato definito nel momento in cui verrà misurata (è lo stesso principio forse noto ai più come equazione di Schrödinger, oppure come “l’esperimento del gatto nella scatola”).

  • l’entanglement, ovvero la correlazione quantistica, che esprime il vincolo, la correlazione appunto, che c’è tra due particelle o due qubit; secondo questo principio, è possibile conoscere lo stato di una particella (o di un qubit) misurando l’altra con la quale ha il vincolo, processo che, “trasportato”, nell’informatica si traduce con una accelerazione dei processi di calcolo.

  • l’interferenza quantistica, che è di fatto l’effetto del primo principio (la sovrapposizione degli stati); l’interferenza quantistica permette di “controllare” la misurazione dei qubit basandosi sulla natura ondulatoria delle particelle (l’interferenza di fatto rappresenta la sovrapposizione di due o più onde e, a seconda che ci sia sovrapposizione o meno tra creste e ventri – ossia le parti più alte e quelle più basse dell’onda – si possono avere interferenze costruttive, quando creste o ventri coincidono e formano un’onda che è la somma delle onde che si sovrappongono, oppure interferenze distruttive, quando a sovrapporsi sono cresta di un’onda e ventre di un’altra, in questo caso le due onde si annullano a vicenda).

Sebbene dotati di capacità computazionali elevatissime, i computer quantistici presentano ancora delle criticità che ne ostacolano l’implementazione su scala commerciale. La più rilevante di tali criticità riguarda i qubit: questi, sono costituiti da singoli atomi, o piccole molecole, o minuscoli circuiti superconduttori, il cui corretto funzionamento è garantito solo a temperature bassissime. Raffreddare i qubit di un computer quantistico è quindi essenziale per garantirne l’efficienza.

Supponendo che tali criticità siano state risolte, ci si chiede quali possano essere le applicazioni pratiche di un computer quantistico.

Innanzitutto il settore della chimica farmaceutica ad esempio, un’industria che si basa su calcoli molto complessi per trovare le giuste combinazioni di molecole tra le moltissime possibili”. La struttura tridimensionale delle proteine e la loro funzione dipende dal modo in cui queste si ripiegano a partire dalla trascrizione dall’Rna messaggero. Questo processo, noto come protein folding, è molto complicato da ricostruire nei dettagli e un’elevata potenza computazionale potrebbe aiutare a svelare i meccanismi che ne stanno alla base.

Un altro campo di applicazione sarebbe quello dei problemi di ottimizzazione complicati. Tutto quello che si fa nei processi industriali si potrebbe risolvere in maniera più efficiente: “VolksWagen ad esempio ha già lavorato a processi di ottimizzazione del traffico dei taxi di Pechino. Si tratta solo di un modello, ma che dimostra il potenziale di applicazione”. Un altro esempio sono i problemi di scheduling o programmazione: “in un’industria occorre programmare la sequenza dei processi da mandare nella linea di montaggio. È un problema di ottimizzazione che diventa più complicato all’aumentare degli elementi considerati. Il computer quantistico potrà risolvere tutto in modo più efficiente”.

Altro settore ancora che gioverebbe dall’introduzione del calcolo quantistico è il quantum machine learning e dunque l’accoppiamento tra computer quantistico e intelligenza artificiale. “Esistono già algoritmi quantistici per il machine learning che promettono di essere ancora più potenti di quelli che già abbiamo a disposizione”.

Oggi non si hanno evidenze certe di quale sarà la possibile diffusione dei computer quantistici, ma è certo che queste macchine saranno sempre più presenti laddove è veramente necessario, ovvero nei centri di ricerca.

Formazione

Credo di non essere ne il primo, e non sarò l’ultimo a raccomandare la formazione, si perchè qualunque sia il tuo ruolo nella società, lavoro, scuola o sociale, una buona formazione tornerà sempre utile.

Questo è lo spunto che mi ha dato la splendida serata di ieri, dove sono stato invitato a partecipare al 2° Meetup organizzato da Interlogica, il tema era “Mente agile inside-out”, evento condotto da 2 bravissime formatrici che hanno in maniera assolutamente innovative, esplorato zone del nostro pensiero con piccole pillole estremamente interessanti per la propria professione e non solo.

Alcuni spunti fanno molto riflettere sui nostri atteggiamenti a fronte di situazioni nuove e avere dei suggerimenti utili può aiutarci a rispondere a questi eventi in maniera più efficace.

Formarsi è anche questo un modo per superare questo difficile momento.

#interlogica

Amici al tempo del Covid-19

Per chi come me, non amava ecessivamente i social, specialmente quelli più ludici, pensare di stringere amicizie tramite un video, era pressochè impensabile.

Però, è arrivato lui, il Covid-19, a far cambiare molte nostre convizioni, abitudini di vita e modalità di rapporto. In questi 3 mesi, ho avuto la fortuna di stringere amicizie che mai mi sarei immaginato.

Figure come Ernesto Sirolli, Federico Oggian, Sophia Los ecc ecc, io non le avrei mai conosciute, per alcuni possono essere nomi come altri, per me rappresentano un salto di qualità sociale non indifferente.

Si è vero ho avuto l’occasione nei miei 40 anni di IT, di conoscere in realtà figure di un certo prestigio, ma sono quasi sempre state conoscenze sporadiche e occasionali.

Internet ci permette senza grandi fatiche, di superare confini, di evitare spostamenti che implicano ore di viaggio e anche da un piccolo aiuto a ridurre l’inquinamento.

Certo, conoscere una persona, potendone cogliere aspetti che nessun video potrà trasmettere è un’altra cosa, ma dove le amicizie lo permettano di consolidarsi, avremo tutti anche l’occasione di stringersi le mani.

Ora approfittiamo di questa grande occasione, durante i meeting cogliamo l’occasione di approfondire amicizie che difficilmente si ripresenteranno, per poi un giorno, trasformarle da virtuali in fisiche,

Il futuro è già adesso

Ieri sera, nell’ormai consueto incontro con Ernesto Sirolli, organizzato di Interlogica sotto la guida del suo CEO Alessandro Fossato, si è tenuto il 4° incontro di questo appuntamento che ogni settimana cresce di qualità e valori, nonostante le oltre 3 ore abbondanti di confronto, nessuno aveva voglia di lasciare il video.

In realtà, mai come ieri sera, si sono affrontati tutta una serie di argomenti che vanno dalla Sostenibilità Ambientale, alla mobilità, alle tecnologie del futuro, con la Telemedicina coadiuvata da nuovi strumenti tecnologici, si è parlato di iniziative abitative del futuro sopratutto per rendere più sereni gli anni delle persone più anziane (quì c’è una bella iniziativa dell’arch. Sophia Los), si è parlato di come aiutare l’eccellenza alimentare italiana a coadiuvare nuovi mercati con modalità completamente diverse dalle tradizionali, sopratutto aiutando piccoli coltivatori che hanno per dimensione e caratteristiche difficoltà ad affacciarsi a mercati esteri.

Si è anche parlato dell’esigenza di far crescere una nuova classe politica, senza mai dare però etichette di colore politico. C’è stata anche una triste testimonianza di come sia difficile per un’eccellenza italiana dell’innovazione tecnologica, poter fare impresa in Italia. Però anche in questo caso, Sirolli e molti altri intervenuti hanno subito teso una mano per tentare di trovare una soluzione.

Si è anche (come sempre nei 3 precedenti incontri) di come affronteremo la ripartenza, tutti consapevoli, che è una grande occasione per dare una svolta.

Devo ammettere che per la prima volta mi sono sentito un pò a disagio, il livello degli interventi era decisamente di altissimo livello, e ho fatto un pò di fatica a poter seguire una confronto così elevato, ma è anche in questo modo che si cresce. Non a caso, martedì inizierò un mini-corso proprio con Ernesto, sarà dura, ma provarci per me è una nuova sfida.

Da martedì sera vi racconterò com’è andata.

Discord

Oggi grazie ad un vero amico (ringrazio Alberto), ho scoperto questa piattaforma anomala. Nata decisamente per dare supporto ai giocatori on-line di tutto il mondo, ha caratteristiche che ritengo molto interessanti anche in altri ambiti.

Ma cosa si può fare con Discord ? Quello che fanno molte altre piattaforme, ma con prima di tutto, un’interfaccia grafica molto ben studiata e piacevole. Permette la chat, la telefonata Voip, la videochiamata e non ultimo la condivisione del proprio desktop.

Inoltre permette di generare n stanze in funzione di varie situazioni, argomenti che si vogliono gestire.

Non chiede nessuna registrazione particolare, se non un nikname e un’indirizzo di posta.

A mio avviso, aldilà dei gamer, potrebbe tornare utile anche in molti altri ambiti, sto cominciando a provarla, tra qualche settimana vi darò la mia valutazione, con pregi e difetti, naturalmente dal mio punto di vista.

Stress da Videoconferenza

Da oltre un mese, io come la maggior parte delle persone sia per lavoro, per studio o per puro contatto con persone più o meno lontane, ci siamo immersi in questa nuova modalità di comunicazione.

Personalmente ma anche per ovvi motivi professionali, avendo quasi tutti i clienti sparsi per l’Italia e pochi nella provincia di Padova, uso questi mezzi da diversi anni. Però mai come adesso, sono “costretto” a passare anche più di 4 ore al giorno in videoconferenza. Se all’inizio la cosa era obbligata e anche accettata senza problemi, negli ultimi giorni sta cominciando a diventare un piccolo problema.

Io apprezzo molto i vantaggi di questa modalità operativa, si risparmiano viaggi con evidenti vantaggi sia in termini di tempo disponibile e anche non banali benefici dal punto di vista ecologico. Però devo ammettere, io preferisco il contatto umano, il video, mai e poi mai potrà trasmettere tutta una serie di “emozioni” che solo la fisicità permette.

Se non bastasse, la videoconferenza richiede (specialmente nei piccoli numeri), un livello di stress importante, perchè in presenza di poche persone, si è indirettamente costretti a rimanere concentrati su uno strumento asettico e stancante.

Cosa diversa è per i Webminar, dove normalmente i partecipanti sono decisamente più numerosi, e dove, un’eventuale sosta di qualche minuto di qualche partecipante, non va ad influenzare la qualità dell’evento.

Un consiglio che mi sento di condividere, è quello di concordare con gli eventuali partecipanti, dei momenti di pausa predeterminati ogni almeno 40 minuti, magari riempendo un’eventuale pausa di 5 minuti con un buon brano di musica, vi posso garantire che alla ripresa, si è più rilassati e più produttivi.

Sperando questo mio consiglio possa essere d’aiuto a chi come me, è obbligato a utilizzare questi strumenti, attendiamo con pazienza il ritorno alla normalità, però senza demonizzare questo strumento che anche in condizioni di NORMALITA’, piaccia o no, useremo sempre più spesso.

Fake News

Si devo ammetterlo, ci sono cascato anch’io, e non solo una ma diverse volte. Con Covid-19 si sono moltiplicati, anzi sono esponenzialmente cresciuti i FAKENEWSOLOGI, sono diventati una categoria che sembra mietere ogni giorno più proseliti senza che nessuno vada a verificare l’origine della notizia/video.

Io non entro nel merito della singola notizia, ma da oggi, prima di “inoltrare” qualsiasi informazione, sarà mia cura verificarne per quello che potrò la reale origine e solo quando avrò la certezza assoluta (cosa molto difficile da ottenere), mi prenderò briga di diffonderla.

Stranamente (o se vogliamo meglio secondo le intenzioni), le Fake News, sono quasi sempre negative, tendono a discreditare qualcuno o a smontare anche le più oneste buone intenzioni.

Non è mio compito elencare o diffondere la fin troppo lunga lista appartenente a tutte le categorie, dalla Politica, Scienza, Alimentazione, >Salute, Sport e senza escludere la Cultura. Qualsiasi settore, è danneggiato da questi MOSTRI della tastiera. Internet in certi casi, precursore della libertà globale, mostra i suoi limiti nella facilità con cui si permette a tutti di distorcere la verità.

Ma io ho fiducia nelle persone, arriverà il tempo, dove chi scrive Fake News, non sarà più creduto, arriverà ne sono certo, però ognuno di noi, dovrà stare molto attento ad usare quel maledetto/benedetto tasto “INOLTRA” che ne permetterà la sua morte o celebrazione.

Finalmente finito

Questa mattina (molto presto), ho finito questo spettacolare libro. Capitolo dopo capitolo, ho rivissuto molta della mia esperienza professionale, fino al punto di pensare che Mario conoscesse la mia storia. Invece, è una fin troppo reale fotografia di questo mondo anomalo delle startup, raccontato con una chiarezza disarmante.

Ma in particolar modo, ho apprezzato, nel capitolo Conclusioni, la parte dedicata alle donne, dove finalmente viene espressa tutta la doppia fatica che devono fare queste neopioniere dell’innovazione per emergere.

Siamo un paese che mette ancora troppi ostacoli all’imprenditoria femminile, non vanno (a mio avviso) fatte quote rosa, ma bisogna imparare a dare le pari opportunità veramente, dal gentil sesso, a mio avviso, abbiamo molto da imparare, togliamo gli ostacoli, e cresciamo assieme.