Primi esperimenti di successo di calcolo quantistico presso il Cyber-Defence Campus
Attualmente, il Cyber-Defence Campus sta svolgendo dei test di calcolo quantistico. Il progetto prevede di implementare il cosiddetto algoritmo di Shor con codice open source. Il CYD Campus si è posto l’obiettivo di valutare i progressi correnti dei computer quantistici, in particolare in relazione alla loro capacità di decifrare i metodi crittografici esistenti.
Nonostante i computer quantistici rispecchino gli sviluppi tecnologici più recenti, il loro uso nella pratica è tuttora quasi impossibile da immaginare. Attualmente esistono solo come prototipi, ma non dispongono di una potenza di calcolo sufficiente per raggiungere risultati rivoluzionari. Nel mondo della cibersicurezza stanno tutti aspettando il «Q-Day», ossia il giorno in cui verrà costruito un computer quantistico in grado di decifrare i protocolli crittografici su cui si basa Internet.
Gli attuali progressi del CYD Campus
La Dott. Julian Jang-Jaccard, Evgueni Rousselot, il Dott. Alain Mermoud e il Dott. Vincent Lenders hanno testato con successo l’algoritmo di Shor su diversi computer quantistici dell’azienda di IT IBM al fine di comprendere lo sviluppo di questo importante algoritmo quantistico. La potenza dell’algoritmo si misura principalmente in base alla sua capacità di fattorizzare grandi numeri. I nostri attuali progressi mostrano che l’ulteriore sviluppo dell’implementazione di Shor è ancora in una fase iniziale. Attualmente i computer quantistici possono fattorizzare soltanto piccoli numeri (ad es. N=15 e 21), e in ogni caso comunque con diverse limitazioni. La fattorizzazione di numeri a 2048 bit è un obiettivo ancora lontano.
La valutazione dell’infrastruttura quantistica
Un aspetto fondamentale del progetto CYD Campus è la valutazione dell’infrastruttura esistente di computer quantistici. Collaborando con cinque aziende di calcolo quantistico e utilizzando tre fornitori di servizi cloud, il CYD Campus ottiene preziose informazioni sullo stato attuale del futuro panorama tecnologico del calcolo quantistico. Questa valutazione non solo supporta l’attuale ricerca del CYD Campus, ma offre anche vantaggi strategici per il settore militare, perché tali analisi possono fungere da base per future decisioni d’investimento e per la collaborazione con l’industria e le scuole universitarie.
Anche in futuro si deve continuare a validare ulteriori risultati di ricerca nel campo del calcolo quantistico e proseguire a effettuare esperimenti su diverse piattaforme. Grazie a estesi lavori di ricerca, il CYD Campus approfondisce la comprensione del calcolo quantistico e si prepara all’indispensabile integrazione nel panorama tecnologico del futuro. Attraverso varie applicazioni pratiche e ulteriori ricerche nel campo del calcolo quantistico, si confida che il potenziale reale dei computer quantistici, nonostante sia difficilmente immaginabile, diventi più comprensibile e accessibile.
Riquadro informativo "computer quantistici"
I computer quantistici funzionano sulla base dei qubit, la controparte quantistica dei classici bit. Mentre i computer classici codificano i dati in forma binaria (0 o 1), i qubit esistono per via della sovrapposizione contemporanea di questi due stati. Questa caratteristica unica nel suo genere consente ai computer quantistici di esplorare più percorsi computazionali nello stesso momento. Questa competenza è molto promettente per la risoluzione di problemi complessi.
I ricercatori stimano che ai computer quantistici occorrano probabilmente almeno un milione di qubit per svolgere questi grandi compiti di calcolo. I computer quantistici di oggi non sono neanche lontanamente vicini a questo livello. Il più recente processore quantistico di Google, ad esempio, ha solo 72 qubit. Il computer quantistico più grande al mondo, sviluppato da IBM, ha attualmente 1121 qubit disposti a nido d’ape. Scalare un computer quantistico da poche decine o poche centinaia di qubit a un milione di qubit è una sfida tecnologica di proporzioni immense. Il motivo è che i qubit sono molto fragili, in quanto sono costituiti da singole particelle subatomiche in stati quantistici sensibili. Mantenere stabili i qubit in questi stati quantistici è estremamente difficile.
La particolarità dei computer quantistici è che, rispetto ai computer convenzionali, utilizzano un approccio al calcolo fondamentalmente diverso e orientato al futuro. Mentre i computer tradizionali elaborano i dati in modo sequenziale, i computer quantistici sfruttano la sovrapposizione e il cosiddetto entanglement dei qubit per eseguire calcoli in parallelo. Questo cambiamento di paradigma avrà un impatto profondo, soprattutto nel campo della crittografia, perché i computer quantistici potrebbero rendere obsoleti i metodi di crittografia convenzionali grazie alla rapida decodifica dei dati criptati.
Tuttavia, sono ancora molte le sfide da superare prima di poter sfruttare appieno il potenziale del calcolo quantistico. Fattori d’influenza come il calore, i segnali elettrici, i campi magnetici e persino le radiazioni cosmiche possono destabilizzare gli stati quantici sensibili dei qubit e quindi causare errori di calcolo. La scalabilità dei computer quantistici fino ai milioni di qubit necessari per compiti di calcolo più ampi rende questa sfida ancora più complessa, anche perché diventa sempre più difficile mantenere i qubit in uno stato stabile.