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Questo articolo è stato pubblicato il 16 maggio 2013 alle ore 08:19.

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1 / DAL BIT AL QUBIT: IN QUEL "QU" C'È UN PASSAGGIO EPOCALE
La meccanica quantistica è tra le teorie più potenti per capire il mondo. Computer, cellulari e fibre ottiche funzionano grazie a effetti puramente quantistici. Eppure fino a ora abbiamo sfruttato solo le conseguenze più immediate di questa teoria. Oggi potremmo essere di fronte a un passaggio epocale: dall'età dell'informazione all'età dell'informazione quantistica. Ma partiamo dalle basi. In un computer classico l'informazione è rappresentata sotto forma di dati binari, i bit. Ciascun bit può essere in due stati: 0 o 1, On o Off. Ma nel mondo quantistico, con le opportune condizioni, questo non è più vero. Un bit quantistico, un qubit, può essere non solo negli stati 0 e 1, ma anche in entrambi gli stati allo stesso tempo. On e Off. Un qubit «è un'unità di informazione oscillante, che precipita invariabilmente nello stato 0 o 1 soltanto quando il suo stato è osservato o misurato», spiega Luciano Floridi in La rivoluzione dell'informazione. Far coesistere dunque più stati allo stesso tempo.
Una possibilità consueta nel mondo microscopico, ma controintuitiva per il senso comune.

2 / UN COMPUTER QUANTISTICO PER CAMBIARE REGISTRO
Un computer quantistico (Cq) è una macchina che sfrutta le proprietà quantistiche della realtà per realizzare compiti impossibili per una macchina classica. La logica del mondo quantistico permette di fare calcoli usando registri di qubit. Questi, contrariamente ai registri classici, possono essere in sovrapposizioni contemporanee di molti valori diversi. In questo modo, si può ridurre la complessità di molti problemi: dalla fattorizzazione di un numero nei suoi numeri primi, fondamentale in tutti i sistemi di sicurezza crittografica, alle ricerche di dati nei database, simili a quelle fatte dai motori di ricerca su internet. Lavorare su registri di molte migliaia di qubit è per ora al di là delle nostre possibilità.
Di più semplice realizzazione sono invece i simulatori quantistici. Si tratta di Cq specializzati nella simulazione di particolari problemi fisici che non sono trattabili su computer classici a causa della loro grande complessità. Un simulatore quantistico con qualche decina di qubit potrebbe già permetterci di realizzare simulazioni oggi impossibili anche per i più potenti supercomputer esistenti.

3 / HACKER E ANTISPIONAGGIO AL TEMPO DEI QUANTI
I computer quantistici renderebbero obsoleti tutti i più utilizzati sistemi di crittografia. Sistemi basati sull'impossibilità (computazionale) che una spia indovini in tempo utile la chiave del codice. I protocolli attuali – come Rsa, che garantisce la sicurezza di e-mail e connessioni con le banche online – utilizzano per la codifica numeri di qualche centinaio di cifre. La difficoltà di trovare i loro fattori primi in tempo utile scoraggia possibili spie. La soluzione di questo problema matematico è complessa. La sicurezza risiede nel fatto che non c'è una formula per trovare efficientemente i fattori primi che compongono un numero. Da secoli la teoria dei numeri sviluppa approcci a questo problema. Anche sfruttando questi risultati, per scomporre un numero di 300 cifre decimali – il prodotto di due numeri primi – servirebbero diversi decenni di calcolo sui supercomputer più veloci al mondo. Ma se un hacker disponesse di un computer quantistico, sul quale implementare un particolare algoritmo (quello di Shor), avrebbe un modo efficiente per scomporre il numero nei suoi fattori primi, scoprendo così le chiavi per decodificare il messaggio. Con gli attuali standard, nessun messaggio sarebbe sicuro. D'altra parte, l'informazione quantistica può già fornire i mezzi per generare nuovi crittosistemi intrinsecamente sicuri. Da questo duplice motivo, l'interesse degli apparati di sicurezza per queste tecnologie.

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