Computer quantistico: rivoluzione medica o scomparsa della privacy?

Computer quantistico: rivoluzione medica o scomparsa della privacy? Ultimamente si iniziano a calcolare le ricadute che la tecnologia dei computer quantistici potrebbe avere in un prossimo futuro. Il computer quantistico è la prossima vera rivoluzione dell’umanità, se si riuscirà a produrlo su larga scala farà fare all’analisi dati un salto pari solo al salto dalla carta al file.

Ma andiamo per ordine. Si fa confusione troppo spesso tra computer quantistico e tecnologia basata sullo studio dei quanti.

La rivoluzione dal Bit al Qubit

Il computer classico, come lo conosciamo oggi, riesce a trasmettere e riprodurre le informazione attraverso i bit. Ogni bit passa un messaggio lineare: ‘positivo’ o ‘negativo’, 0 o 1. La sequenza ordinata di bit compone informazioni. Questo è quello che chiamiamo “codice binario”.

Nella tecnologia odierna è fondamentale la conoscenza della meccanica quantistica: gps e navigatori, luci led e risonanze magnetiche, sono solo alcuni esempi di tecnologie che non ne possono fare a meno per funzionare. Tuttavia la trasmissione delle informazioni rimane binaria, ancorata al bit. La differenza è che l’informazione sarà calibrata per tenere conto della meccanica quantistica.

Il computer quantistico, invece, è una rivoluzione che non abbiamo ancora nelle nostre vite: al posto del bit utilizza il Qubit.

Immaginatevi il bit precedente come un cerchio. Il cerchio è pieno / il cerchio è vuoto. Questa è la sola informazione che può trasmettere da solo. Ora immaginate il Qubit, invece, come una sfera. In ogni Qubit possono essere sovrapposte moltissime informazioni, è come un campo tridimensionale che può essere riempito. Ogni Qubit può essere letto come una posizione sulla sfera, per esempio, oppure dare gradazioni di riempimento. Ogni Qubit, in altri termini, sopporta al suo interno messaggi molto complessi.

Per intenderci, nel 2019 Google ha adottato un computer quantistico per alcune funzioni, facendogli fare un calcolo che avrebbe necessitato di più o meno 10.000 anni di tempo a un computer tradizionale… in 3 minuti.

Ad oggi i computer quantistici più potenti non contano più di 100 Qubit a loro disposizione, e il vero impedimento rimane l’isolamento totale del Qubit (soprattutto l’isolamento termico, che deve escludere anche i residui termici del BigBang! Quelle elegantissime strutture tubolari sono semplicemente il “frigorifero” necessario al cip).

Le speranze in medicina dei computer quantistici

La ricostruzione a computer della struttura di una molecola è fondamentale per l’evolversi della medicina e della farmacologia. Prendiamo a esempio una molecola d’acqua (H2O): 10.000 bit conterranno tutte le informazioni che ci servono. Piuttosto poco: le foto che scattiamo con i nostri cellulari sono ben più pesanti.

Una molecola di Etanolo (C2H6O) necessiterà invece di 10^12 bit, e cioè di un numero di bit pari a 1 con 12 zeri a seguire. E’ già parecchio, ma ci sono computer (grandi come una stanza) che possono gestire questo carico di informazioni.

Quando però analizziamo la caffeina (C8H10N4O2) avremo bisogno di un numero di bit pari a 10^48. Ebbene, per analizzare compiutamente una molecola di caffeina, ad oggi, ci vorrebbe un computer grande più o meno quanto metà della luna (non è un’iperbole, ci vorrebbe effettivamente una metratura quadrata pari). E non siamo neanche tra le molecole più complesse (informazioni tratte da TEDx Bologna, Federico Mattei).

Un computer quantistico, invece, è facilmente in grado di supportare anche le informazioni delle molecole più complesse, analizzarle e dare output.

In modo utopico (ma neanche troppo lontano) questo potrebbe segnare una farmacologia completamente personalizzata e a basso costo, studiata sui nostri parametri individuali. Sarebbe la fine dell’aspirina come la conosciamo, per accogliere una medicina che abbia solo e soltanto il nostro nome scritto sopra.

I pericoli della crittografia

I computer che usiamo oggi sono molto bravi a moltiplicare tra loro i numeri. Sanno fare immediatamente 2×3=6, e lo sanno fare a livelli di complessità impensabili per la mente umana. Il procedimento opposto, ovvero la scomposizione, consiste nel riportare ogni numero complesso a operazioni tra numeri primi. Il 6 è ‘scomponibile’ in 3×2.

Questo secondo procedimento, invece, è molto complicato per i computer odierni. Un numero molto alto da scomporre può impegnare un computer odierno per anni (ancora una volta non si esagera).

La crittografia si basa su questa falla del computer contemporaneo: le carte di credito, per esempio, hanno codici da scomporre che impegneranno ogni eventuale computer per più tempo della scadenza stessa della carta.

Un computer quantistico, dotato di almeno un milione di Qubit (oggi non esistente, ma possibile) potrebbe facilmente scomporre ogni codice che proponessimo a nostra difesa. Sarebbe la fine formale di ogni crittografia e sicurezza digitale.

Attualmente alcuni computer quantistici sono già utilizzati in modo malevolo, ma il basso numero di Qubit a disposizione li rende quasi inoffensivi se si passa da una chiave crittografica a sicurezza AES-128 a una chiave AES-256 (se poi ulteriormente rinforzata da una VPN i nostri dati saranno al sicuro).

Computer quantistico: rivoluzione medica o scomparsa della privacy?

Come in ogni cosa, infine, non si può prevedere l’uso che si farà di questa evoluzione, e come la medicina personalizzata potrebbe aprire a scenari discriminatori terrificanti, la caduta di sicurezze digitali potrebbe portare a un uso consapevole e responsabile della rete. Il computer quantistico non è il futuro più di quanto lo siamo noi.

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