I computer quantistici sono macchine che utilizzano le proprietà della fisica quantistica per memorizzare dati ed eseguire calcoli di vario genere. La potenza di queste macchine trascende ogni paragone anche con gli ultimi modelli degli attuali computer in circolazione.

I computer classici, compresi gli smartphone, codificano le informazioni in “bit” binari che possono essere 0 o 1. In un computer quantistico, invece, la base è costituita da un numero di “bit” che può essere diviso in due parti. In un computer quantistico, l’unità di base della memoria è un bit quantistico o qubit.

I qubit sono realizzati utilizzando sistemi fisici, come lo spin di un elettrone o l’orientamento di un fotone. Questi sistemi possono trovarsi in diverse posizioni contemporaneamente, una proprietà nota come superposizione quantistica. I qubit possono anche essere inestricabilmente legati tra loro grazie a un fenomeno chiamato entanglement quantistico. Il risultato è che una serie di qubit può rappresentare contemporaneamente elementi diversi.

Per fare un esempio, ad un computer classico 8 bit sono sufficienti per rappresentare qualsiasi numero compreso tra 0 e 255. Diversamente, 8 qubit bastano a rappresentare un qualsiasi numero. In questo modo, centinaia di qubit “interlacciati” sarebbero sufficienti a rappresentare più numeri di quanti atomi ci siano nell’universo.

È proprio qui che sta la maggiore differenza fra i computer quantistici rispetto a quelli classici. Nelle circostanze in cui esiste un gran numero di combinazioni possibili, i computer quantistici possono considerarle tutte simultaneamente. Ad esempio, possono cercare di trovare i fattori primi di un numero molto grande o il percorso migliore tra due luoghi. In alcune situazione, però, è anche vero che i classici computer sono migliori degli attuali comptuer quantistici. Quindi è molto probabile che i computer del futuro saranno una combinazione di entrambi i tipi.

Al momento, l’aspetto peggiore dei computer quantistici è la loro fragilità. Calore, campi elettromagnetici e collisioni con le molecole d’aria sono i principali nemici di questi super computer, i quali espongono al rischio di perdita delle proprietà quantistiche dei qubit. Questo processo, noto come decoerenza quantistica, causa l’arresto del sistema e avviene tanto più velocemente quante più particelle sono state coinvolte. I computer quantistici devono proteggere i qubit dalle interferenze esterne, isolandoli fisicamente, tenendoli al freddo o sottoponendoli a impulsi di energia strettamente controllati.