Il mondo macroscopico
La mente umana si è formata in un universo macroscopico. Siamo abituati a oggetti che occupano un luogo, a cause che precedono effetti, a porte aperte oppure chiuse, a traiettorie che possiamo almeno idealmente seguire. Anche il computer classico appartiene, sotto questo aspetto, allo stesso mondo. Il bit assume il valore zero oppure uno; miliardi di operazioni possono avvenire in parallelo e a velocità irraggiungibili per una persona, ma ciascuna appartiene comunque a una logica che possiamo descrivere attraverso stati determinati, circuiti e istruzioni. Nessun essere umano potrebbe seguire materialmente tutto ciò che accade dentro una GPU moderna, ma il modello concettuale rimane compatibile con la nostra idea ordinaria di una macchina.
Quando l’intuizione cede alla matematica
La meccanica quantistica costringe invece la nostra intuizione a cedere il passo alla matematica. Un qubit può essere preparato in una sovrapposizione di stati; più qubit possono essere entangled; la misura non equivale semplicemente a guardare un valore che era già lì nella forma in cui lo troveremo. Siamo perfettamente capaci di costruire formalismi matematici, verificare sperimentalmente le previsioni e progettare tecnologie che sfruttano questi fenomeni. Ciò non significa, però, che il comportamento quantistico sia diventato intuitivo nello stesso modo in cui lo è osservare una palla che cade da un tavolo. Il NIST, nella propria introduzione al calcolo quantistico, insiste proprio su questo carattere controintuitivo e chiarisce anche uno degli equivoci più diffusi: un computer quantistico non ottiene magicamente tutte le risposte perché «prova contemporaneamente ogni possibilità».
Il labirinto non percorre tutte le strade
La sovrapposizione consente di eseguire operazioni su combinazioni di stati, ma alla fine una misura restituisce una quantità limitata di informazione. Il compito di un algoritmo quantistico consiste quindi nel manipolare ampiezze e interferenze in modo da far emergere informazione utile. La metafora del labirinto può aiutarci, purché non la prendiamo alla lettera. Non dobbiamo immaginare una macchina che percorre tutte le strade e poi ci mostra quella giusta; è più corretto immaginare un calcolo nel quale la struttura stessa del labirinto viene deformata e trasformata affinché determinate informazioni scivolino verso l’uscita, diventando più accessibili alla misura. Per alcuni problemi questo può produrre vantaggi importanti; per molti altri il computer classico può continuare a essere la soluzione migliore.
Sapere senza riuscire a immaginare
La conseguenza filosofica, tuttavia, rimane. Abbiamo imparato a costruire strumenti che funzionano secondo proprietà della realtà che comprendiamo formalmente molto meglio di quanto riusciamo a rappresentarle intuitivamente. È già una forma particolare di conoscenza: sappiamo abbastanza da costruire la macchina, pur non potendo pensare spontaneamente come la macchina opera. Se il calcolo quantistico raggiungerà la scala necessaria per affrontare problemi oggi impraticabili, questa distanza potrebbe diventare molto più evidente.
Fonti e riferimenti
NIST, Quantum Computing Explained. Perché è qui: chiarisce i concetti di qubit, sovrapposizione, entanglement e misura, e soprattutto corregge l’idea popolare secondo cui un computer quantistico possa semplicemente provare tutte le soluzioni in parallelo e leggere quella corretta.