⚠️ COMPUTER QUANTISTICI: capiamo cosa sono (spiegazione super semplice)

Immaginate di aprire l'app della banca una mattina qualunque per pagare l'affitto al vostro padrone di casa. Controllate il saldo, tutto regolare, preparate il bonifico, inserite il codice di conferma arrivato via SMS, la vostra impronta digitale e inviate i soldi. Vi sentite al sicuro perché la vostra app della banca chiede mille conferme, è solo sul vostro cellulare, insomma è praticamente inviolabile. Quella sicurezza è basata su un problema matematico talmente complesso che computer normali non sono in grado di risolverlo se non provando e riprovando per centinaia di anni. Un hacker quindi non riuscirebbe mai a rubarvi dei soldi utilizzando il suo computer e cercando di violare l'app della vostra banca. Ora però immaginate che qualcuno abbia inventato una macchina capace di risolvere quel problema matematico così complesso in pochi minuti. Una macchina che è in grado di violare milioni di account in un solo giorno, svuotando conti correnti, portafogli di criptovalute, rubando informazioni classificate, ed entrando ovunque voglia. Quella macchina non esiste ancora, ma ci sono governi e aziende che stanno investendo miliardi per costruirla. E c'è chi nel frattempo sta già intercettando e archiviando tutti i dati cifrati su cui riesce a mettere le mani, in attesa del giorno in cui potrà leggerli come se niente fosse. Quella macchina si chiama computer quantistico ed è la tecnologia più affascinante, più fraintesa e potenzialmente più dirompente dei nostri tempi. Ma come sempre, per capire bene di cosa si tratta, dobbiamo partire dall'inizio. Ciao a tutti e benvenuti in questo nuovo video. Oggi entriamo in un territorio che fa impazzire gli scienziati, fa sognare le aziende tech e fa venire i sudori freddi agli esperti di sicurezza informatica. Stiamo parlando dei computer quantistici. Può sembrare un argomento un po' di nicchia o comunque riservato agli addetti ai lavori, ma vi assicuro che invece riguarda riguarda tutti noi, perché i computer quantistici stanno già cambiando il mondo informatico in modi che nemmeno immaginiamo. E quando arriveranno davvero ce ne accorgeremo tutti, perché ci sarà una vera e propria rivoluzione. Andremo intanto a vedere cosa sono i computer quantistici, come funzionano, come vogliono utilizzarli governi e aziende, e cosa stanno già facendo gli hacker in attesa che arrivino. Ma andiamo con ordine. La nostra storia inizia a maggio del 1981 in una conferenza all'MIT. Richard Feynman, uno scienziato brillante noto anche per essere sempre un po' fuori dalle righe, pronuncia una frase che passerà alla storia: "La natura non è classica, accidenti, e se vuoi fare una simulazione della natura, faresti meglio a renderla quantistica." Questa frase riaccese un po' la scintilla nella ricerca dei computer quantistici, iniziata in realtà qualche anno prima ma senza grandi risultati, perché questa frase fece capire che i computer normali non sarebbero mai stati sufficientemente potenti, visto che non erano appunto quantistici. Secondo Feynman, in pratica, il computer più potente è quello che imita la natura. La natura non è classica, non è meccanica, ma è quantistica. Quindi anche i computer dovrebbero essere quantistici per essere potenti. Ma che cosa vuol dire quantistico? Premetto che, come ormai saprete, io sono un avvocato, non un tecnico. Ho fatto il liceo classico dove praticamente fisica e matematica erano materie opzionali, quindi per me non è stato facile capire bene questo argomento. Ma se ce l'ho fatta io, non ho dubbi che ce la possiate fare anche voi. Lo spiegherò nel modo più semplice possibile e soprattutto vi darò solo le informazioni realmente utili per arrivare a capire quello che a voi serve. Non serve che diventiamo tutti dei fisici per capire in che modo il computer quantistico inciderà sul nostro futuro. Partiamo dal presupposto che i computer che noi conosciamo, quelli che usiamo oggi, servono semplicemente per elaborare dei dati e sono formati quindi da circuiti. Nel mondo dei circuiti ci sono solo due valori che ha senso considerare: acceso e spento. Nei computer vale la stessa cosa, perché appunto sono formati da circuiti. Infatti il sistema su cui si basa nel computer è detto binario, perché considera solo due valori: 0 e 1. All'informatica non servono altri valori, perché ogni singola cosa che vogliamo fare può essere rappresentata da combinazioni diverse di questi due numeri. So che può sembrare limitante avere solo due valori, cioè 1 o 0, acceso o spento, però immaginate un attimo di essere in una stanza con 8 interruttori della luce. Solo quegli 8 interruttori possono dare vita a 256 combinazioni diverse a seconda di quali accendiamo e di quali teniamo spenti. Ogni interruttore si chiama bit e un insieme di 8 bit è chiamato byte. Quando abbiamo un file PDF che pesa 5 megabyte, in realtà abbiamo 5 milioni di byte, ovvero 40 milioni di interruttori accesi e spenti con una certa sequenza. Questo sistema ci ha permesso di avere computer che usiamo oggi. Ogni singola cosa che facciamo sullo schermo, il colore di ogni pixel, l'interazione fra gli elementi, anche questo video, sono tutte cose che possono essere ricondotte a una serie di 0 e 1 combinati diversamente. È il linguaggio del computer. Tutto quello che ci sta nel mezzo, quindi le app, i software, YouTube, la grafica, eccetera, è solo la traduzione per noi che parliamo una lingua diversa rispetto al codice binario. Quindi sostanzialmente un file Word non è altro che una sequenza di 0 e 1 resi in modo che noi umani possiamo capire. Quindi tutto quello che vediamo è sostanzialmente una traduzione, appunto, fra il linguaggio del computer e il nostro linguaggio. Ora, avere a che fare con un computer che parla una lingua formata solo da una serie di 0 e 1 è un po' come parlare con una scimmia addestrata molto intelligente. Farà delle cose che ci sorprenderanno, risponderà ai nostri comandi, ma avrà sempre dei limiti perché comunque è una scimmietta. Se i computer classici sono come una scimmia, i computer quantistici sono come una persona. Capite l'abisso che c'è nel mezzo? Possiamo intuire che alla base siano due cose collegate, ma quello che può fare un computer quantistico è incredibile se paragonato ai computer normali, così come quello che possiamo fare noi umani è incredibile se paragonato alle scimmie, nella maggior parte dei casi. Ma cos'è che rende un computer quantistico così pazzesco? Il fatto che ragioni non in bit, quindi quegli interruttori acceso, spento, come computer normali, ma in qubit, bit quantistici. Cos'è un qubit? Immaginiamo che il bit, che come vi ho detto può avere solo due valori, 0 o 1, sia come una moneta. La lanciamo e la prendiamo in mano, può venirci o testa o croce. Queste sono le due opzioni. Ok, il qubit è la stessa moneta, quindi ha sempre quei due valori, testa o croce, ma mentre la moneta è ancora in aria che gira su se stessa. In pratica, finché non la prendiamo la giriamo può essere sia testa che croce, perché sta ancora girando. Solo quando la afferro diventa una delle due opzioni. Il punto è che la moneta, mentre è in aria, è entrambe le due opzioni contemporaneamente. Ha un lato testa e un lato croce. E il qubit è la stessa cosa, è sia 0 che 1 contemporaneamente. Questo è un principio che nella fisica quantistica si chiama principio di sovrapposizione, perché appunto i due stati sono sovrapposti ed esistono entrambi contemporaneamente. I computer quantistici quindi non usano dei valori definiti o 0 o 1, ma dei valori in continuo cambiamento, cosa che permette loro di fare i calcoli con una velocità incredibile. E vedremo fra poco perché questo è così pericoloso per noi. Oltre al principio di sovrapposizione, i computer quantistici seguono anche un altro principio chiamato entanglement. E sono sicura che fra voi c'è qualcuno che conosce questo principio, perché una decina d'anni fa era un tatuaggio che andava tantissimo di moda. L'entanglement è il legame tra due particelle che fa sì che le stesse si influenzino a vicenda anche se sono distanti anni luce tra loro. Nel mondo dei computer quantistici l'entanglement è il legame che c'è fra due qubit. Abbiamo detto che il qubit è la moneta che sta ancora girando in aria su se stessa, che può essere quindi contemporaneamente testa e croce. Se noi avessimo un computer basato su qubit e questi non fossero collegati fra loro, il computer non servirebbe a niente. Se ogni qubit gira per conto suo, ognuno darà un risultato casuale casuale, non ci sarà un coordinamento. L'entanglement è quella cosa che lega i qubit fra loro in modo che non siano indipendenti ma coordinati. So che vi sto perdendo, quindi torniamo ai nostri esempi. Torniamo alla stanza con gli 8 interruttori. Nel sistema binario io entro nella stanza e vedo gli 8 interruttori, ciascuno con il suo stato. Alcuni sono accesi, altri sono spenti, fine. Prendo nota della combinazione, esempio acceso acceso spento acceso e così via, e me ne vado. So che non cambiano perché hanno dei valori statici. Nel sistema qubit, se non avessi l'entanglement, sarebbe più o meno la stessa cosa. Io entro nella stanza, ciascun qubit sceglie che valore vuole essere, io vedo 8 informazioni separate, quindi vedo una combinazione. Magari se esco e rientro vedo che hanno cambiato stato, ma di fatto non sono collegati fra loro, quindi non hanno una gran potenza. Una volta che hanno scelto in che stato stare, non sono più influenzati dagli altri, fanno una combinazione alla volta. Nel sistema di qubit con l'entanglement, quando io entro nella stanza non vedo una combinazione sola, vedo tutte le 256 combinazioni possibili insieme. Perché ogni qubit sceglie cosa essere in base a quello che sono gli altri, e il legame che c'è fra loro li porta a non adagiarsi mai in una singola combinazione, perché cambiano tutti costantemente. Se io sono un qubit e ho deciso di essere 1, ma sono collegato a un altro qubit che a un certo punto cambia stato, devo cambiare Anch'io per forza. Figuriamoci se il legame anziché essere con un solo qubit è con altri 7 qubit, cioè io non mi riposo mai. L'esempio della moneta è l'unico che trovo un po' calzante, nel senso che se noi prendiamo un matematico e davanti a lui lanciamo 8 monete chiedendogli quale combinazione verrà fuori, inevitabilmente lui dovrebbe dirle tutte e 256, perché non c'è una sola combinazione possibile finché sono ancora in aria. E come dicevo, l'entanglement fa in modo che i qubit non si fermino mai su uno stato solo, ma cambino continuamente. Quindi è come se queste 8 monete non cadessero mai per terra. Il terzo principio alla base dei computer quantistici, e poi giuro che i principi sono finiti, è quello dell'interferenza, che sostanzialmente orchestra le risposte date dal computer eliminando i percorsi che portano a quelle sbagliate e concentrandosi solo su quelli che possono portare invece a delle risposte giuste. Non mi addentro più di così perché è molto complicato, ma provo a farvelo capire con una metafora. I computer quantistici riescono a mostrare, come dicevo, tutte le combinazioni possibili contemporaneamente, no? Ma questa non è una cosa utile, perché ci saranno tantissime combinazioni sbagliate e solo alcune giuste, quindi è uno spreco di calcoli e anche di tempo. È come se noi volessimo travasare dell'acqua da una bottiglia a un'altra e la rovesciassimo brutalmente. Sicuramente qualcosa entra nella seconda bottiglia, ma abbiamo sprecato tantissima acqua che è finita fuori. Il principio di interferenza è come l'imbuto che incanala l'acqua dalla prima bottiglia figlia alla seconda senza sprecarne neanche una goccia. Serve a far sì che il computer quantistico non faccia tutti i calcoli a caso, ma si concentri solo sui percorsi che portano ai numeri corretti, eliminando le combinazioni che invece porterebbero sicuramente ai numeri sbagliati. Va bene, abbiamo più o meno capito su cosa si basano 'sti benedetti computer quantistici. Però detta così non sembra una cosa così pericolosa, no? Quindi perché li temono tutti? Il nostro problema riguarda le password e la crittografia. Sulle password abbastanza facile capire il perché se abbiamo capito come funzionano i computer quantistici. Se io ho un PIN di 4 cifre, un computer normale basato su bit statici dovrebbe provare tutte le combinazioni una alla volta: 0000, 0001, 0002 e così via. Lo può fare velocemente, ma deve comunque provarle tutte. Un computer quantistico basato su qubit dinamici con l'entanglement, l'interferenza e tutto il resto può provare tutte le combinazioni insieme contemporaneamente e concentrarsi su quelle giuste. È quello che abbiamo detto sugli interruttori: un conto è entrare in una stanza in cui ci sono solo 4 interruttori statici che non cambiano, quindi dovrei entrare in 10.000 stanze diverse per vedere tutte le combinazioni possibili; un conto è entrare in una stanza in cui gli interruttori non stanno mai fermi e cambiano costantemente, mostrando tutte le 10.000 combinazioni in un'unica volta. Sulla crittografia la cosa è un pochino più complessa. La crittografia svolge due funzioni importantissime: 1) protegge i nostri dati perché li rende illeggibili a chiunque non sia autorizzato a vederli e 2) ci rende identificabili perché la crittografia è alla base anche ad esempio della firma digitale, quindi mette un'impronta a un documento che attesta che siamo proprio noi ad aver firmato un determinato documento. Se vi interessa capire meglio come funziona la crittografia vi rimando al relativo video che trovate già sul canale, che anzi è stato il video in cui molti di voi hanno iniziato a chiedermi di parlare dei computer computer quantistici. Per il momento vi basti sapere che la crittografia si basa su problemi matematici. Il motivo per cui funziona è che questi problemi matematici sono così complessi che un computer normale ha bisogno di centinaia o migliaia di anni per risolverli, quindi sono praticamente inviolabili. Ma un computer quantistico, che ha una capacità di calcolo infinitamente maggiore, riuscirebbe a violare i nostri attuali algoritmi di crittografia nel giro di pochi giorni. Questo è il motivo per cui oggi moltissimi hacker hanno avviato una pratica che si chiama Harvest Now, Decrypt Later. Ma direi che di questo parlo nel prossimo video, perché in questo ho già messo molta carne al fuoco. La cosa interessante è che tutto ciò è pura teoria ancora, o meglio, stanno iniziando ad arrivare i primi computer quantistici, ma non sono ancora neanche lontanamente potenti da poter fare quello di cui abbiamo parlato. Attualmente ci stanno lavorando diverse aziende, fra cui IBM, Google, Microsoft, e sono arrivati a dei primi risultati accettabili. Ma ancora siamo davvero lontani da quello che è stato teorizzato. L'IBM ha presentato un processore quantistico da 120 qubit, già in grado di svolgere compiti di calcolo impressionanti, ma non siamo ancora riusciti ad avere un computer quantistico in cui i 3 principi di sovrapposizione, entanglement e interferenza si applicano bene. Attualmente i qubit sono o troppo deboli o troppo instabili, o comunque non si è ancora riusciti ad avere un processore con tanti cubit. 120 ad oggi è il numero massimo di qubit che i ricercatori sono riusciti a mettere insieme in un processore, mantenendoli collegati e più o meno stabili, con una bassa percentuale di errori. Ma per violare gli attuali algoritmi di crittografia in tempi ragionevoli ce ne vorrebbero alcuni milioni di qubit. 120 non sono assolutamente sufficienti. Esistono dei processori con oltre 1000 qubit, che comunque sono ancora pochi, ma fanno troppi errori perché sono troppo instabili, e questo abbatte enormemente la loro capacità di calcolo. È come avere un'auto con un motore potentissimo che però si rompe ogni 3 secondi, cioè è figo sulla carta ma inutile nella pratica. E qui una domanda che potremmo farci è: ok, adesso i computer quantistici non sono ancora pronti, ma quando lo saranno si sostituiranno i computer normali? Avremo tutti dei laptop quantistici? La risposta è no, e il motivo risiede in quello che viene chiamato paradosso di Willow. Willow è un chip da 105 qubit realizzato da Google. Creato per risolvere un calcolo molto complesso e specifico che un computer normale potrebbe risolvere solo dopo miliardi e miliardi e miliardi di anni. Il chip Willow lo risolve in 5 minuti. Qual è il paradosso? Che tolto questo calcolo, il chip non sa fare nient'altro. Questa cosa viene chiamata quantum supremacy e sostanzialmente è la situazione in cui un computer quantistico fa un compito che nessun altro computer classico può eguagliare, anche se quel compito magari di fatto è inutile. Quello a cui i ricercatori puntano non è la quantum supremacy, cioè appunto la verticalizzazione su un unico compito in cui il computer quantistico è pazzesco, ma il quantum advantage, cioè la possibilità per un computer quantistico di risolvere un problema reale e utile meglio di come potrebbe farlo un computer classico. Ma siamo ancora molto lontani da questo risultato. In ogni caso, non è detto che arriveremo mai a un momento storico in cui tutti abbiamo a casa un computer quantistico. Non ci serve un computer quantistico se dobbiamo mandare una mail al comune per prendere un appuntamento per rinnovare la carta d'identità. Il computer normale va benissimo per fare questa cosa. È paradossale perché è vero che il computer quantistico è super avanzato, ma questo non vuol dire che ci serva per forza se noi abbiamo solo compiti semplici da eseguire. Volendo fare un paragone, il computer normale è una bicicletta e il computer quantistico è un elicottero. Cavolo, fighissimo l'elicottero, super potente, molto meglio di una bicicletta. Ma se io devo andare a comprare il nel negozio a 300 metri da casa mia, la bici sarà mille volte più utile e funzionale dell'elicottero. Bene, come sempre, spero che il video di oggi vi sia piaciuto e soprattutto spero di essere stata in grado di rendere l'argomento più masticabile. Sono curiosissima di avere i vostri feedback nei commenti, quindi fatemi sapere cosa ne pensate. Nel prossimo video approfondiremo altri 3 aspetti che riguardano questo mondo. Vedremo come gli hacker si stanno preparando all'arrivo dei computer quantistici, come fa un computer quantistico a violare algoritmo di crittografia e anche cosa stanno facendo i ricercatori di sicurezza per non farci trovare impreparati a questa nuova tecnologia. A presto!