00:04Le intelligenze artificiali oggi popolari hanno un ritmo di crescita molto veloce e sono in grado
00:10di imparare dall'esperienza. Su questo tema, il futuro delle intelligenze artificiali,
00:15chiediamo un approfondimento a Roberto Giuntini, professore di logica e di filosofia dello scienza
00:20all'Università di Cagliari e esperto studioso del mondo quantum. Professore, perché si parla
00:27di rivoluzione quantistica nell'ambito dei computer e della computazione in generale e perché le aziende
00:33investono ingenti capitali in questo ambito della ricerca? Per rispondere alla domanda finale
00:43sul fatto che le aziende stiano investendo capitali ingenti nell'ambito della computazione quantistica
00:50bisogna brevemente riassumere almeno due concetti fondamentali su che cosa sia la computazione
00:59quantistica, in particolare partendo proprio dalla sua base fisica che è la meccanica quantistica.
01:05Come oggi sappiamo la meccanica quantistica è una delle teorie scientifiche direi, oltre che fisiche
01:12naturalmente, più straordinarie e affascinanti del ventesimo secolo, nata nei primi vent'anni
01:19del ventesimo secolo. Ed è quella teoria sostanzialmente che è in grado di spiegare il comportamento
01:26delle microparticelle, fotoni, elettroni che costituiscono la nostra materia, comportamento che
01:33spesso è bizzarro, imprevedibile e talvolta del tutto controintuitivo. Ora questa è una teoria fisica,
01:44il dominio di applicazione di questa teoria nell'ultimo scorcio del ventesimo secolo è stata applicata
01:53questa teoria anche al mondo, un mondo extra fisico per così dire, non proprio esclusivamente limitato
02:00al mondo delle particelle, ma è stata applicata anche al mondo dell'informazione, della computazione
02:08e anche della comunicazione, perché è un aspetto molto importante.
02:13Questa applicazione quindi, questo trasferimento di teorie fisiche nell'ambito della computazione
02:20e dell'informazione sta già dando i suoi primi frutti, i frutti promettenti. Esistono già
02:30dei computer quantistici, spesso in mano alle grandi aziende internazionali di cui non
02:35faccio il nome. E questa applicazione quindi all'informazione è stata, è, è alla base
02:42di una rivoluzione senza precedenti delle scienze informatiche e anche delle tecniche
02:50dell'elaborazione dell'informazione. Perché renderà possibile, qualcuno parla di pochi
02:57decenni, qualcuno abbassa addirittura la soglia, renderà possibile, in generale, insomma,
03:04in tempi ragionevoli, un tipo di calcolo, un tipo di comunicazione dell'informazione
03:10ad oggi sconosciuta nella nostra era dell'informazione.
03:15Dove risiede la magia dei computer quantistici rispetto, diciamo, ai nostri laptop, ai pc e ai
03:22super computer dei grandi centri di calcolo?
03:27Per, di nuovo, per spiegare questa magia, questa, quella che chiameremo poi la supremazia
03:34quantistica, quella che viene chiamata quantum supremacy, bisogna capire proprio una differenza
03:40fondamentale, basilare, sul funzionamento di queste macchine, che è dovuto proprio al, diciamo,
03:46alla teoria fisica sulla quale esse sono basate. Cioè, i computer classici, non distinguiamo
03:53appunto fra, possono essere più minuscoli dei laptop, fino al grande, fino al grande
03:59super computer di un centro di calcolo, però la logica e la fisica è la stessa, ed è la
04:04fisica classica. La fisica delle particelle grandi, delle macro particelle, mentre, abbiamo
04:10detto, come vedremo, la fisica dei computer quantistici è la meccanica quantistica, cioè
04:16la fisica delle microparticelle. Allora, i nostri computer quotidiani che utilizziamo, oppure
04:24dei centri di calcolo, eseguono calcoli ed elaborano delle informazioni utilizzando lo stesso
04:32modello, il modello standard, un modello classico di calcolo che risale alle idee geniali di Turing,
04:41di von Neumann, però che in qualche modo, come sappiamo, era già stato o preconizzato o quantomeno
04:49preparato da grandi filosofi e matematici quali Leibniz, per esempio, e Bull, a cui si deve
04:59utilizzare l'attuale strutturazione logica dei computer. Qual è la caratteristica fondamentale
05:08di questo modello di computer classico? Il fatto che tutte le informazioni sono riducibili a bit.
05:17E come sappiamo, un bit che cos'è di fatto? È un sistema fisico binario, cioè un sistema che può
05:23assumere
05:23soltanto due possibili valori, lo 0, l'1, passa corrente, non passa corrente, logicamente vero o falso.
05:32E tutti questi bit non vivono insieme in modo disorganizzato, sono elaborati attraverso delle
05:41semplici porte logiche che sono implementate poi nei nostri chip.
05:50Qual è la caratteristica fondamentale dei computer classici? È che sono computer che,
05:58da un punto di vista, per così dire, chiamiamolo così, emotivo, di soddisfazione, sono scarsamente
06:06appetibili, perché sono estremamente, anzi del tutto, prevedibili. Cioè sono oggetti di calcolo
06:15deterministici. Cioè, se io conosco gli stati di un computer classico, conosco l'informazione dei bit
06:24a un certo tempo, ti, diciamo, sono in grado di prevedere con sicurezza, con certezza, quale sarà lo stato
06:32del computer classico a un tempo successivo. Quindi, diciamo, macchine senza sorpresa.
06:39Qual è la differenza fondamentale della codifica dell'informazione? Qui si parla di codifica
06:45dell'informazione. Nei computer quantistici, invece, sono basati, computer quantistici, su sistemi
06:52fisici, che si chiamano per l'appunto quantum bits o qubits, cioè bit quantistici, che possono
07:01essere stati, come i fotoni, gli elettroni, cioè microparticelle, che oltre ai due stati
07:08canonici, quelli classici, lo zero e l'uno, possono assumere una delle infinite possibili
07:16combinazioni, in gergo tecnico diremmo combinazioni lineari, dello zero e l'uno. È come se in qualche
07:24modo il sistema stesse simultaneamente in una delle due possibili stati di base, lo zero
07:33e l'uno. Non è né zero, non è né uno, ma è con una certa probabilità zero e con
07:40una
07:40certa probabilità uno. È come se, da un punto di vista logico, io avessi un'affermazione
07:47che ti dice, che sta dicendo, non so, non è né vero, cioè uno, non è né falso zero,
07:54ma potrebbe essere vero con una certa probabilità, diciamo, del 70% e potrebbe essere falso con
08:03una probabilità del 30%. E questa è la, diciamo, questa caratteristica, cioè che un sistema
08:11fisico, un qubit, possa rappresentare potenzialmente un insieme infinito di valori rispetto al misero
08:21zero uno classico che ne fa già un punto di partenza fondamentale. Cioè la codifica, l'informazione
08:28di un qubit è infinitamente superiore a quella di un bit classico. Ma le sorprese maggiori arrivano
08:37quando si mettono insieme i qubit. Allora, quando si mettono insieme le informazioni dei
08:44bit classici, non succede niente di particolare, è semplicemente un'aggregazione di pacifici
08:51bit che stanno insieme l'uno con l'altro e vengono elaborati dalle porte. Così non è
08:59per i computer quantistici ed è un'altra delle, diciamo, delle idee totalmente controintuitive
09:07dei computer quantistici. Il fatto è che quando noi codifichiamo l'informazione in qubit, in
09:15un insieme di qubit, ne bastano due, supponiamo di voler costruire un mini mini quantum computer
09:22fatto da due sistemi, da un sistema fisico che può essere, che rappresenta due possibili
09:30qubit. Ecco, allora, la seconda caratteristica fondamentale della meccanica quantistica, che
09:38poi si rimalta a livello di un'informazione, dice che lo stato globale del sistema costituito
09:45da questi due qubit, può codificare un'informazione che non è riducibile alla composizione dell'informazione
09:54dei due singoli componenti. In altri termini, i computer quantistici, già con due qubit, mostrano
10:05e esibiscono delle caratteristiche olistiche. L'olismo è una caratteristica fondamentale sia
10:12della meccanica quantistica sia dei computer quantistici. Cioè il tutto, la proprietà
10:17del tutto, non è riconducibile agli stati, alle proprietà dei singoli componenti. Questo
10:24è il famoso fenomeno dell'entanglement, si chiama, cioè del fatto che il sistema può
10:31essere in uno stato intrecciato, entangled, non riconducibile ai singoli componenti.
10:38Ora, nonostante che allo stato attuale le dimensioni dei computer quantistici siano abbastanza
10:49modeste, però la loro complessità cresce continuamente e siamo adesso arrivati, diciamo oggi, ad avere
11:00computer quantistici che mettono insieme fino a 433, questa è la soglia, quantum bits, con i quali già si possono
11:11fare
11:11calcoli. Il punto qual è? Che gli attuali computer quantistici, questo è molto importante, sono, diciamo, sporchi, nel senso
11:24che mentre i bit classici possono convivere pacificamente insieme e la scalabilità, cioè
11:32l'aumento dei bit non costituisce un problema, nei computer quantistici invece la scalabilità,
11:39cioè l'aumento dei qubit crea enormi problemi perché le particelle quantistiche, a differenza
11:50di quelle classiche, possono essere particolarmente poco socievoli, cioè nel senso che tendono,
12:02diciamo, nel senso che l'aumento, l'aumento del gruppo, diciamo, quindi l'aumento dei bit,
12:08quantum bits, può creare enormi problemi di convivenza all'interno dello stato del sistema.
12:16e quindi siamo ancora a livello in cui, diciamo, in cui l'errore, detto in altri termini,
12:22perché si tratta sempre di macchine probabilistiche, l'errore è ancora abbastanza alto.
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