di Paolo Lutteri
Rebecca Amatucci è una studentessa di 17 anni che frequenta il Liceo Scientifico Statale Galileo Ferraris a Torino. Al recente Concorso “I giovani e le scienze”, organizzato dalla Fast di Milano con la Fondazione Salvetti, su incarico della Direzione generale Ricerca della Commissione europea, ha vinto con il suo progetto il Certificato di Merito “Intel Excellence in Computer Science” e il Premio della SIF-Società Italiana di Fisica che la dà diritto a rappresentare l’Italia all’ IREF, Fiera internazionale della scienza e dell’ingegneria, Phoenix (Arizona, USA).
Il suo progetto, formidabile per una studentessa di Scuola Media Superiore, è intitolato “Quantum calculator – Investigating how a quantum computer works through simulation”. In sintesi: “L’attuale tendenza è quella di ridurre le dimensioni degli apparecchi elettronici e di aumentare la complessità dei sistemi operativi. A ciò si aggiunge la crescente mole di informazioni memorizzata su dispositivi digitali. Sarebbe infatti necessario un processo rapido ed efficiente per immagazzinare e gestire una simile quantità di dati. Quale soluzione adottare per non arrestare il progresso tecnologico? Per Rebecca bisogna avere un computer quantistico! L’ancora di salvezza potrebbe risultare l’enigmatica meccanica quantistica, quel ramo della fisica che si occupa di studiare le particelle elementari, cosiddetti quanti, e di descriverne il comportamento. Manipolare i quanti non è così semplice data la loro imprevedibilità. Di conseguenza i computer quantistici, basati su di essi, sono pochi e la loro produzione è complessa, oltre che costosa. La giovane indaga in via teorica il funzionamento di tali computer; effettua via cloud delle misurazioni su un reale prototipo disponibile sul sito IBM – Q Experience e con i risultati raccolti realizza un simulatore. Usandolo è possibile comprendere e studiare i medesimi fenomeni che determinano la notevole superiorità dei computer quantistici rispetto a quelli classici che si usano quotidianamente.”
Le abbiamo chiesto di raccontarci in breve la sua esperienza.
Quantum Computer
“Mi sono collegata col computer quantistico dell’IBM. È stata un’esperienza decisamente surreale che rivela la maestosità della meccanica quantistica celata dietro l’apparenza di una scienza prevalentemente teorica. Curioso pensare che i quanti, particelle elementari, nonostante le ridotte dimensioni non solo costituiscano la nostra realtà, ma possano rappresentare una chiave di svolta a molteplici problematiche odierne. La realizzazione di computer che basano il loro funzionamento sui principi della meccanica quantistica permette di rendere plausibili scenari da molti reputati futuristici. Ad oggi comunicazioni quantistiche rapide, immediate e inviolabili in termini di crittografia sono già oggetto di numerose sperimentazioni. Inoltre le tecnologie quantistiche consentono di elaborare e di immagazzinare quantità di dati che aumentano esponenzialmente in proporzione all’efficientamento tecnologico del dispositivo. I possibili risvolti derivanti dall’esistenza di simili database comporterebbero un’innovazione nel verificare teorie scientifiche. Alla luce di queste considerazioni si può comprendere quale sia lo stupore nell’avere la possibilità di eseguire algoritmi su un reale processore quantistico, messo a disposizione dall’IBM tramite una piattaforma online. La prima volta che ho partecipato attivamente, circa un anno fa, ogni singola operazione compiuta sul mio computer era per me di fondamentale importanza e temevo, seppur senza motivo, di poter “danneggiare” con tentativi grossolani quel delicato equilibrio che dona al computer quantistico tale capacità computazionale. I risultati possono essere a prima vista difficili da interpretare, poiché la spettacolarità dei fenomeni quantistici viene condensata in una manciata di cifre. Questo perché il nostro miglior modo per descriverli è avvalersi di probabilità: la stessa perdita di determinatezza è un’ulteriore dimostrazione di come la meccanica quantistica sia una teoria incompatibile con le nostre impressioni. Inoltre mi intimoriva e stimolava il confronto su una piattaforma raggiungibile da ogni parte del mondo da chi si cimenta per passione, per sperimentazione o per studio. Ciò che era inizialmente un inesauribile desiderio di scoprire è diventato poco per volta un progetto, presentato alla Giornata della Scienza 2018 del mio liceo. Ed è stato proprio allora che i miei insegnanti mi hanno dato fiducia e hanno alimentato la mia curiosità. È nato il mio simulatore”.
Rebecca Amatucci, Liceo Scientifico Statale Galileo Ferraris, Torino