Da anni i computer quantistici sono considerati il simbolo di una nuova era tecnologica. Basati su qubit capaci di rappresentare più stati contemporaneamente, promettono di superare i limiti dell’informatica classica e di risolvere problemi che oggi richiederebbero migliaia di anni ai supercomputer tradizionali. Eppure, secondo una nuova ricerca del California Institute of Technology (Caltech), neppure la potenza dei calcolatori quantistici è illimitata. Alcuni problemi, per quanto affascinanti, restano per loro irrisolvibili.
Caltech scopre un confine imposto dalla natura, non dalla tecnologia
Lo studio, guidato da Thomas Schuster e pubblicato su arXiv, individua una classe di problemi che nessun algoritmo quantistico può affrontare in modo efficiente. In particolare, gli scienziati si sono concentrati sul tentativo di determinare le fasi quantistiche della materia a partire da stati sconosciuti. Questo tipo di analisi è fondamentale per comprendere fenomeni complessi come la superconduttività o gli stati topologici, ma si scontra con una barriera teorica. La quantità di informazioni da elaborare cresce in modo incontrollato, rendendo il calcolo praticamente impossibile anche per un computer quantistico.
Le fasi della materia nel dominio quantico differiscono radicalmente da quelle che conosciamo. Non si tratta più solo di solido, liquido o gas, ma di stati governati da fluttuazioni quantistiche, spesso osservabili solo a temperature prossime allo zero assoluto. In questi regimi estremi emergono comportamenti collettivi degli elettroni che sfidano le leggi classiche della fisica. Secondo il Caltech però, esistono limiti fondamentali nel poter identificare o simulare tali stati. Quando la cosiddetta lunghezza di correlazione cresce troppo rapidamente, il tempo di calcolo richiesto diventa super-polinomiale, cioè cresce più velocemente di qualunque potenza del numero di particelle coinvolte.
La conclusione è tanto affascinante quanto inquietante. Nemmeno i computer quantistici possono oltrepassare i limiti della fisica. Esistono problemi che restano inaccessibili non per mancanza di potenza di calcolo o hardware adeguato, ma perché la natura stessa li rende intrattabili. Alcuni stati quantistici, pur essendo descrivibili dalle equazioni, non sono riconoscibili sperimentalmente. L’universo, insomma, potrebbe contenere informazioni inaccessibili.