I qubit quantistici sono sopravvalutati? Il dibattito della fisica razionale

I computer quantistici rappresentano al contempo il segmento più promettente e più enigmatico dell'innovazione informatica. Da un lato, promettono di eseguire calcoli altrimenti impossibili e sembrano a volte infrangere ogni regola e limitazione dei computer tradizionali.

D'altro canto, sono estremamente difficili da costruire e da potenziare a livelli utili. Inoltre, c'è ancora molto che non comprendiamo della fisica quantistica, il che rende il concetto di computer quantistici vulnerabile a sorprese inaspettate. Ad esempio, una teoria adeguata della gravità quantistica è rimasta irraggiungibile per decenni, il che potrebbe indicare una grave lacuna nella nostra comprensione della meccanica quantistica.

Quest'ultima idea di limitazione fondamentale derivante dalla fisica quantistica stessa è stata recentemente ulteriormente elaborata da Tim Palmer, ricercatore presso l'Università di Oxford, noto soprattutto per i suoi studi sulla teoria del caos e sul clima.

Ritiene che le proprietà matematiche fondamentali dello spazio quantistico potrebbero limitare intrinsecamente le effettive capacità dei computer quantistici, molto più di quanto si pensasse in precedenza.

Ha pubblicato il suo studio sulla prestigiosa rivista scientifica PNAS.¹, sotto il titolo “Meccanica quantistica razionale: testare la teoria quantistica con i computer quantistici.".

Capire l'entusiasmo: come funzionano i computer quantistici?

Prima di discutere l'idea del professor Palmer, può essere utile capire cosa rende speciali i computer quantistici.

Il punto chiave è che, invece di bit "discreti" con valori 1 e 0 come in un normale computer, i qubit dei computer quantistici mostrano sovrapposizione e entanglement quantistici.

In termini semplificati, ciò significa che ogni qubit può intrinsecamente memorizzare informazioni più complesse contemporaneamente, semplificando i calcoli con matrici matematiche complesse.

Pertanto, per un insieme di dati complesso con molti valori possibili per ogni punto dati, come i valori di spin degli elettroni o degli atomi in un chip o in un elettrodo di una batteria, i computer quantistici possono gestire la crescente complessità, con ogni qubit aggiunto che aumenta esponenzialmente la capacità.

Al contrario, un computer normale aggiunge una sola nuova capacità alla volta, un solo nuovo bit alla volta, quindi un calcolo che diventa esponenzialmente più complesso ogni volta che viene aggiunto un nuovo dato diventa rapidamente ingestibile, con la complessità che si moltiplica rapidamente e che sovraccarica la capacità anche del miglior supercomputer normale.

Almeno questa è la teoria, supportata dai concetti principali del funzionamento della fisica quantistica classica. Ma il professor Palmer sostiene che non sia così.

Meccanica quantistica contro fisica quantistica razionale (RaQM)

Cos'è lo spazio di Hilbert? Il quadro di riferimento dell'energia quantistica.

I concetti “principali” della fisica quantistica sono generalmente raggruppati sotto il termine “meccanica quantistica” (MQ) e descrivono i fenomeni complessi, spesso controintuitivi, che si verificano a livello quantistico.

Un elemento chiave rilevante per i computer quantistici è l'idea di Spazio di HilbertQuesto concetto espande il familiare spazio bidimensionale o tridimensionale a un numero qualsiasi di dimensioni e crea il quadro matematico su cui si basa gran parte della fisica quantistica.

Lo spazio di Hilbert è un concetto matematico di geometria lineare che definisce uno spazio a infinite dimensioni. In altre parole, estende concetti geometrici limitati a spazi bidimensionali e tridimensionali, in modo da poterli utilizzare con un numero infinito di dimensioni.

Essendo uno strumento così fondamentale della fisica quantistica, raramente viene messo in discussione. Ed è certamente un'idea "vera" in generale, poiché ha reso possibili la maggior parte delle previsioni della fisica quantistica che sono state confermate sperimentalmente.

Gli spazi di Hilbert sono cruciali in campi come la meccanica quantistica, dove forniscono il quadro matematico per comprendere il comportamento delle particelle su scala microscopica. Ciò include applicazioni nella risoluzione di equazioni complesse come l'equazione di Schrödinger, che descrive l'evoluzione dei sistemi quantistici nel tempo.

Nella sua interpretazione classica, il numero di dimensioni in uno spazio di Hilbert cresce esponenzialmente con il numero di qubit utilizzati da un computer quantistico. Questa interpretazione dipende interamente dalla natura continua dello spazio di Hilbert, che è l'idea che il professor Palmer sta contestando.

Fisica quantistica razionale: sfidare il continuum

La teoria pubblicata dal fisico di Oxford mette in discussione il fatto che lo spazio di Hilbert si comporti realmente in quel modo, e indica l'inafferrabilità della gravità quantistica come possibile indizio di questa ipotesi. La sua teoria è denominata "meccanica quantistica razionale" (RaQM).

"Introduciamo una teoria della fisica quantistica basata sull'idea che la natura continua dello spazio degli stati della meccanica quantistica approssimi qualcosa di intrinsecamente discreto, e sosteniamo che la ragione di tale discretezza sia la gravità."

L'idea è che lo spazio di Hilbert sia effettivamente granulare, ma con uno spazio estremamente piccolo, poiché la gravità è così debole rispetto ad altre forze fisiche fondamentali. Ha sviluppato ulteriormente queste idee in un articolo scientifico correlato.² dal titolo "Risolvere i misteri della meccanica quantistica: perché la natura aborrisce il continuum".

Senza addentrarci nei dettagli matematici, si ritiene che lo stato quantistico sia definito solo rispetto a determinate osservabili "razionali". Ciò porta a una comprensione leggermente diversa dei numeri complessi come il numero immaginario √(-1) o i cosiddetti quaternioni, che consente un'interpretazione realistica dello stato quantistico nella RaQM, rispetto alla QM.

O, come dice il professor Palmer, la sua teoria elimina alcuni dei famosi paradossi della fisica quantistica, come il gatto di Schrödinger.

“In RaQM, i gatti non sono più contemporaneamente vivi e morti.”

Il limite massimo di 1,000 qubit: implicazioni pratiche per il futuro

Un aspetto fondamentale del presupposto dei computer quantistici ultra-potenti è che l'aggiunta di un numero maggiore di qubit comporti l'aggiunta di ulteriori "dimensioni" per affrontare un problema matematico. Questa ipotesi si basa sull'idea di una "disponibilità infinita di nuovi spazi di archiviazione dati" (dimensioni) offerta dallo spazio di Hilbert, man mano che vengono aggiunti nuovi qubit al sistema.

L'idea del professor Palmer avrebbe quindi serie implicazioni per i computer quantistici.

Se ciò fosse vero, il contenuto informativo nello stato quantistico crescerebbe linearmente con il numero di qubit, e non esponenzialmente come si pensava in precedenza, invalidando di fatto il principio fondamentale dei computer quantistici.

"Al di sopra di un numero critico di qubit entangled, semplicemente non c'è abbastanza informazione nello stato quantistico per allocare anche un solo bit di informazione a ciascuna dimensione dello spazio di Hilbert. Quando ciò accade, gli algoritmi quantistici che utilizzano tutto lo spazio di Hilbert smetteranno di avere un vantaggio quantistico rispetto agli algoritmi classici."

Lo studio stima che questa soglia potrebbe essere raggiunta quando i computer quantistici supereranno approssimativamente alcune centinaia fino a 1,000 qubit con correzione d'errore.

Va notato che questo è molto al di sotto della soglia prevista necessaria per violare importanti livelli di crittografia, con, ad esempio, 4,099 qubit necessari per violare una chiave RSA a 2048 bit utilizzando L'algoritmo di Shorl'algoritmo quantistico è quello che con maggiore probabilità si rivelerà utile a fini pratici.

Se il professor Palmer ha ragione, ciò potrebbe significare che la crittografia rimarrà per sempre al sicuro dai computer quantistici, almeno per come li conosciamo oggi.

Poiché molti prototipi di computer quantistici si stanno avvicinando a questo limite, da soli o attraverso il networkingProbabilmente presto sapremo se questa idea è vera.

"La meccanica quantistica ha superato tutte le sfide sperimentali che le sono state poste e quindi, nell'articolo, propongo un esperimento che potrebbe essere realizzato tra qualche anno – se si deve credere alle roadmap della tecnologia quantistica – per testare la RaQM contro la meccanica quantistica."

Se si dimostrasse vero, questo concetto potrebbe avere importanti ripercussioni sulla fisica quantistica, ben oltre la semplice limitazione del potenziale dei computer quantistici. Il che, di per sé, potrebbe rendere i computer quantistici estremamente importanti, anche se le loro applicazioni pratiche dovessero rivelarsi più limitate di quanto si sperasse in precedenza.

"Se i computer quantistici fornissero gli esperimenti non solo per trovare una teoria successiva alla meccanica quantistica, ma soprattutto per trovare la teoria che sintetizza la fisica quantistica e quella gravitazionale, questo sarebbe senza dubbio un risultato straordinariamente positivo per tutto il lavoro svolto negli anni nel campo dell'informatica quantistica."

Spunti strategici per gli investimenti: Gestire il rischio quantistico

Questo nuovo concetto è ben lungi dall'essere dimostrato e rappresenta anzi una radicale deviazione dal consenso dei fisici sulla meccanica quantistica. Pertanto, per ora, si tratta solo di una teoria molto interessante, ma non dimostrata, che esiste unicamente nell'ambito della matematica teorica.

Tuttavia, gli investitori nel settore dell'informatica quantistica dovrebbero prestarvi attenzione, poiché questo dato ci ricorda che la fisica quantistica è ancora ben lungi dall'essere pienamente compresa e racchiude il potenziale sia per sorprendenti nuove possibilità sia per i limiti che impone nelle sue applicazioni pratiche.

Un altro elemento è che se la crittografia è permanentemente al sicuro dai computer quantistici, lo è anche Bitcoin, che recentemente ha sofferto della narrazione di essere presto “rotti” dai progressi nell’informatica quantistica, un argomento che abbiamo trattato anche in “Analisi degli investimenti post-quantistica: i 10 migliori titoli azionari per il 2026".

Pertanto, potrebbe essere opportuno bilanciare i due rischi l'uno contro l'altro:

• Se i computer quantistici raggiungeranno una soglia massima di oltre 1,000 qubit, Bitcoin sarà al sicuro e la narrazione che ha spinto al ribasso il prezzo di Bitcoin scomparirà.
• Se il professor Palmer si sbaglia, i computer quantistici potrebbero effettivamente minacciare la componente Bitcoin di un portafoglio, ma saranno anche in grado di compiere una meraviglia di calcolo difficile da immaginare sia nella crittografia che in una comprensione più profonda del mondo materiale.

Pertanto, un portafoglio che combini azioni di società di calcolo quantistico e criptovalute probabilmente rappresenterà la soluzione migliore per mitigare entrambe le eventualità.

Per investimenti nel calcolo quantistico, puoi consultare il nostro rapporto di investimento su Honeywell e la sua filiale di calcolo quantistico, Quantino, o il nostro articolo “Le 5 migliori aziende di calcolo quantistico del 2025".

Riferimenti:

^{1Tim Palmer. Meccanica quantistica razionale: testare la teoria quantistica con i computer quantistici.. PNAS. 123 (12) e2523350123. 16 marzo 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2Tim Palmer. Risolvere i misteri della meccanica quantistica: perché la natura aborrisce il continuum. Atti della Royal Society. Febbraio 18, 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382}