“Entro 5 anni i computer quantistici cambieranno l’informatica. In medicina l’impatto più grande”

Julian Kelly è il direttore del Quantum AI di Google, la divisione del colosso tecnologico che si occupa di intelligenza artificiale e computer quantistici. Kelly lavora allo sviluppo di questi nuovi computer e alla loro intersezione con l’IA. Finora il Quantum computing è stato una promessa più che una realtà. Ma la ricerca prosegue. E, assicura, “nei prossimi 5 anni avremo qualcosa che cambierà la percezione su questa tecnologia”.

Da un po’ di anni oramai si parla di computer quantistici. Spesso sono state annunciate innovazioni, avanzamenti nella ricerca. Entro quando però possiamo aspettarci qualcosa di concreto, qualcosa che abbia un impatto sulla vita delle persone?

"Siamo fiduciosi che nei prossimi cinque anni potremo risolvere un problema del mondo reale con un computer quantistico, un problema che sarebbe impossibile da risolvere con un computer classico. Siamo ancora in una fase di ‘prova di concetto’, ma la tecnologia continuerà a svilupparsi ed espandersi nel tempo, nello stesso modo in cui lo ha fatto l'informatica convenzionale”.

Può aiutarci a capire perché per Google così come per la comunità scientifica è una tecnologia così importante? Cosa ci permetterà di fare il quantum computing che è al momento impossibile per i computer più potenti in circolazione oggi?

"Un buon esempio è che i computer quantistici possono essere fondamentali nel processo di scoperta di farmaci. Per essere più precisi, abbiamo visto di recente la pubblicazione su qualcosa chiamato enzima citocromo P450. Questo enzima è ben noto nella comunità farmaceutica perché metabolizza istantaneamente un sacco di potenziali farmaci. Ma non si sa esattamente quali, non in anticipo perlomeno, perché ciò avviene nell’ambito della meccanica quantistica. Ma con un computer quantistico, potresti sapere quali farmaci sarebbero resi inefficaci e non sprecheresti tutto il tuo tempo a costruirli. Quindi, in pratica, con un computer quantistico, potresti simulare la chimica e la fisica quantistica per rendere più efficiente la scelta dei farmaci da costruire, consentendo uno sviluppo di farmaci più rapido ed efficace”.

Nel 2019 Google ha annunciato quella che fu definita la supremazia quantistica, la prima concreta prova che era una tecnologia realizzabile. Sei anni dopo, qual è il più grande passo avanti da allora?

"Lo scorso anno abbiamo dimostrato di poter costruire un computer quantistico scalabile, e questo significa che abbiamo effettivamente, per la prima volta, costruito un chip in grado di operare al di sotto della soglia di correzione degli errori quantistici. Ma forse è meglio fare un esempio per dire a che punto è l'industria in questo momento: immaginiamo che ci siano un sacco di aziende che cercano di costruire aerei e le persone stanno vendendo questa promessa che gli aerei saranno fantastici. Che saranno in grado di portarti da A a B, che possiamo immaginare una logistica, aeroporti eccetera. Magari una compagnia ha progetta un aereo con quattro motori, o un aereo è rosso, o ha un'ampia stiva, o una prima classe d’elite. Tutto questo è meraviglioso, ma: qualcuno di loro decolla e vola davvero? Possono effettivamente sostenersi in aria? Ed è fondamentalmente quello che il nostro chip Willow è stato in grado di fare: c'è una soglia che devi superare, quella di battere la soglia di correzione degli errori, che è simile a un aereo in grado di sostenersi in aria, cosa non banale se nessuno l'ha mai fatto per la prima volta, ed è un progresso davvero importante verso la realizzazione di computer quantistici su larga scala e con correzione degli errori”.

A proposito di industrie, quali il quantum computing cambierà per prime?

"Credo che le applicazioni naturali siano in settori vicini alla fisica e alla chimica, o in domini in cui la meccanica quantistica svolge un ruolo chiave. Abbiamo già parlato di chimica e scoperta di farmaci. Potrebbe anche essere utile, ad esempio, nella progettazione di batterie migliori, dove le interazioni chimiche sono molto importanti per capire quanto velocemente possono caricarsi o come si degradano e cose del genere. Una cosa a cui la gente non pensa spesso, ma che è comunque importante, è, ad esempio, la generazione di fertilizzanti. Gran parte dell'energia mondiale viene impiegata per la creazione di fertilizzanti utilizzando qualcosa chiamato processo Haber-Bosch. Ma si scopre che ci sono batteri che vivono nel terreno che possono farlo in modo molto più efficiente, ma non sappiamo effettivamente come funzioni quel processo perché è complesso e tutti questi effetti quantistici sono in gioco. Se avessi un computer quantistico, potresti capire cosa stanno facendo quei batteri e potresti riprodurlo per fare qualcosa di molto più efficiente, ma siamo un po' bloccati con questo processo del 1900 perché non sappiamo come farlo”.

Proviamo un'analogia: i Chatbot hanno reso l'IA reale per tutti. Riesci a immaginare un "momento Chatbot" per il quantum computing?

"Credo che unire questi due filoni, cioè avere un'applicazione che può essere fatta solo su un computer quantistico e farlo su un computer quantistico con correzione degli errori, sarà il momento in cui, credo, innegabilmente il quantum computing sarà diventato una nuova tecnologia rilevante e pratica".

Può aiutarci a capire meglio?

“Non solo in quel caso avrai i casi d'uso, tipo, "questo è qualcosa che possiamo farci", ma lo costruirai in modo scalabile per dire, "ok, l'abbiamo fatto e ora possiamo costruirlo un po' più grande e un po' migliore, sempre allo stesso modo". E dove si trova l'industria ora. Stiamo cercando di colmare questo divario per arrivare al primo computer con correzione degli errori, alla prima applicazione, in una sorta di momento da zero a uno, ma quando lo avremo fatto, allora potrai immaginare qualcosa che assomiglia a una legge di Moore quantistica: progresso e sviluppo incrementali, maggiore prevedibilità e sistemi più facili da usare, tutto questo avverrà in quella dimostrazione”.

Durante la conferenza annuole di Google si è visto come l'IA sta cambiando Google, l'IA è ovunque e quindi ha un enorme impatto sull'azienda. Il quantum computing avrà lo stesso grande impatto su Google che l'IA e Gemini hanno avuto in questi anni?

“È difficile prevedere esattamente come sarà, ma ovviamente avere un nuovo tipo di computer in grado di risolvere problemi altrimenti impossibili potrebbe fare parecchio. E per esempio, ci sono certi modi in cui un computer quantistico potrebbe completare l'IA, nel senso che sono due tecnologie distinte, ma possono anche completarsi a vicenda. Quindi, per esempio, ci sono certi tipi di problemi di ottimizzazione per cui i computer quantistici sono più adatti e, sai, l'ottimizzazione è alla base di molte cose. Una delle cose che è alla base è l'addestramento dei modelli di IA, per esempio. Sappiamo che i computer quantistici possono elaborare dati quantistici in modo esponenzialmente più efficiente e alla fine, il mondo naturale intero si basa sulla meccanica quantistica. È così che viene descritto. E infine, i computer quantistici possono fare cose come generare dati di addestramento per l'IA per cose che sono inaccessibili".

Come quantum computing e IA si aiutano a vicenda? E cosa succede all'intersezione di questi due tipi di tecnologie?

"In un certo senso, l'IA ci aiuta a costruire computer quantistici migliori perché migliora tutto il tipo di lavoro che facciamo ogni giorno. Facciamo software, e abbiamo riunioni, e dobbiamo prendere appunti e riassumerli e tutti questi tipi di compiti utili. Quindi ci sta già aiutando nello sviluppo di computer quantistici. E dall'altro lato, abbiamo parlato di come i computer quantistici potrebbero poi aiutare lo sviluppo dell'IA. Potrebbero aiutare nell'ottimizzazione. Potrebbero generare dati di addestramento che potrebbero essere usati per l'IA, e quindi hanno davvero questa opportunità di completarsi a vicenda”.

Questione cybersecurity: come si sta preparando Google all’eventualità che il quantum computing possa creare nuovi strumenti in grado di violare reti, password, crittografie esistenti?

“Istituzioni governative come il NIST (National Institute of Standards and Technology (Istituto Nazionale degli Standard e della Tecnologia). È un'agenzia governativa degli Stati Uniti che fa parte del Dipartimento del Commercio, Ndr) per esempio, stanno aprendo la strada nello sviluppo di protocolli di crittografia post-quantum computing, e noi li stiamo supportando in questo. E in generale è importante che tutti passino a quei protocolli e li utilizzino".

Non vede rischi particolari?

"Potrei offrirti un'analogia, ed è quella del Y2K (il millennium bug, l’ipotesi tra che il 31 dicembre del 1999 e il primo dicembre del 2000 tutti i computer avrebbero smesso ci lavorare, ndr) se ricordi. Tutti erano davvero preoccupati, il Y2K succederà, e dobbiamo assicurarci che tutti i sistemi informatici siano aggiornati per questo. C'era molto rumore e la gente ha fatto un sacco di lavoro, e poi noi nel mondo abbiamo fatto il lavoro di preparazione per questo, e poi il Y2K è successo, e la vita è andata avanti. E non c'era molto da dire al riguardo. E credo che il punto sia che c'è un'ampia consapevolezza, e tutti noi nel mondo facciamo il tipo di lavoro di preparazione per il passaggio, quindi ci aspettiamo che possa essere una transizione tranquilla”.