Bit vs Qubit: la nuova architettura dei supercomputer

Siamo nella seconda rivoluzione quantistica e molte delle meraviglie promesse a inizio ’900 dai fondatori di questa (meravigliosa) teoria, sono diventate realtà. È proprio grazie agli studi compiuti da Max Planck, Niels Bohr e Werner Heisenberg, che oggi possiamo disporre di tecnologia, come calcolatori e smartphone. Il discorso però cambia quando si parla di computer quantistici: certamente si è a buon punto con lo sviluppo, non si è certo fermi alle fasi iniziali o pionieristiche; tuttavia, mancano ancora diversi tasselli per poter annunciare di aver completato il puzzle. Intanto, non si può parlare di “computer quantistico” – la macchina universale non c’è ancora – ma di “computer quantistici”, con tanti modelli che rispondono a diversi impieghi.

La buona notizia, che arriva su questa coda del 2026 è che dai laboratori di Google e Ibm ai nuovi sistemi di Bologna, Napoli e Como, lo sviluppo di questa tecnologia è entrata nella fase industriale. Anche se a livello divulgativo va fatta chiarezza, su che cosa sanno fare per davvero i calcolatori quantistici, quali ostacoli restano e dove si colloca l’Italia. Niente allarmismi, soprattutto nel campo della crittografia, questa tecnologia non è ancora la macchina capace di rivoluzionare o inquietare ogni calcolo, come talvolta viene raccontato. La corsa mondiale all’industrializzazione dei computer quantistici – che già esistono, funzionano e sono accessibili, alcuni attraverso il cloud – attualmente riguarda proprio il passaggio dai prototipi a sistemi realmente utili.

Per capire la differenza bisogna partire da che cos’è da un punto di vista informatico quella che è considerata l’“unità elementare dell’informazione”. Nei computer tradizionali è il bit, che assume il valore zero oppure uno. In quelli quantistici il discorso è diverso: il qubit può trovarsi in una sovrapposizione dei due stati, descritta dalle leggi della fisica quantistica. Più qubit possono inoltre essere correlati attraverso l’entanglement (una relazione quantistica), un fenomeno che non ha equivalenze nell’informatica classica. Il calcolo quantistico utilizza queste proprietà, insieme all’interferenza, per aumentare la probabilità di ottenere il risultato corretto. Non significa, però, che il computer quantistico provi e trovi contemporaneamente tutte le soluzioni e restituisca automaticamente quella giusta. E che nemmeno sia più veloce in qualsiasi operazione classica dell’informatica, se non nel caso della crittografia.

Il vantaggio nell’usare un computer quantistico al posto di uno classico dipende infatti, dal problema e dall’algoritmo che utilizziamo. Gli ambiti di indagine più importanti riguardano la simulazione di molecole e materiali, la chimica, la progettazione di farmaci e catalizzatori, alcuni problemi matematici e, potenzialmente, determinate forme di ottimizzazione. E anche la crittografia che si interseca con le politiche di sicurezza militare e finanziaria. Per molte applicazioni industriali il vantaggio rispetto ai migliori sistemi tradizionali deve ancora essere dimostrato. Non sostituirà il computer di casa e neppure i supercalcolatori: lavorerà, quando conveniente, insieme a loro, a volte in sistemi più complessi, configurati con una architettura detta “in parallelo”.

Anagrafica dei computer quantistici ci dice che oggi esistono tecnologie differenti. Per esempio, Ibm, Google e Rigetti sviluppano processori con circuiti superconduttivi, mantenuti a temperature prossime allo zero assoluto. Un’altra proposta è quella Quantinuum e IonQ, che utilizzano ioni intrappolati e controllati mediante campi elettromagnetici e laser. Pasqal e QuEra, invece, puntano sugli atomi neutri, mentre la canadese D-Wave realizza soprattutto macchine specializzate nel cosiddetto quantum annealing, destinate a particolari problemi di ottimizzazione, dove, tra l’altro, queste ultime non vanno confuse con i computer quantistici universali basati su porte logiche. Esistono inoltre filoni di ricerca fotonici e basati sul silicio. Nessuna architettura ha ancora vinto la gara, ma i progressi sono per tutti misurabili. La questione decisiva, tuttavia, non è soltanto quanti qubit possiede una macchina, ma quanto bene funzionano. I qubit sono estremamente sensibili ai disturbi, da quelli ambientali a quelli che si generano esponenzialmente durante le fasi di calcolo vero e proprio.

E il 2026 per l’Italia è stato importante. Lo scorso 16 ottobre a Como è stato inaugurato Volta B1, il primo computer quantistico d’Italia che applica la tecnica del quantum annealing. L’operazione nasce da un accordo da 10 milioni tra D-Wave e Sqt. Al Tecnopolo di Bologna, dove Cineca ospita il supercomputer Leonardo, sono stati inaugurati a giugno Nox, realizzato dalla finlandese Iqmcon tecnologia superconduttiva, e Sol, sviluppato dalla francese Pasqal con atomi neutri. Quest’ultimo è parte del programma europeo EuroHpc. Un secondo polo è Napoli. All’Università Federico II dove funziona Partenope, il primo computer quantistico pubblico italiano basato su tecnologia superconduttiva, inaugurato nel 2024. Nel febbraio 2026 è stato installato un nuovo processore. Il Paese ha approvato nel luglio 2025 la “Strategia italiana per le tecnologie quantistiche”, che comprende calcolo, simulazione, comunicazioni e sensori. E soprattutto protezione: in particolare, la partita riguarda la sicurezza informatica: un futuro computer quantistico sufficientemente potente – che applica efficacemente l’algoritmo di Shor - potrebbe compromettere sistemi crittografici impiegati nell’ambito militare e finanziario.