La Cina è alla guida della rivoluzione del calcolo quantistico

Più di un decennio fa, il fisico cinese Pan Jian-Wei è tornato a casa dall'Europa per aiutare a supervisionare la ricerca su alcune delle più importanti tecnologie del 21st secolo.

In una conferenza a Shanghai questa estate, Pan e il suo team hanno offerto una rara sbirciatina al lavoro che ha descritto come una "rivoluzione".

Hanno parlato delle reti di comunicazione resistenti alla pirateria informatica che stanno costruendo in tutta la Cina, dei sensori che stanno progettando di vedere attraverso lo smog e dietro gli angoli e dei prototipi di computer che un giorno potrebbero distruggere la potenza computazionale di qualsiasi macchina esistente.

Tutta l'attrezzatura è basata sulla tecnologia quantistica, un campo emergente che potrebbe trasformare l'elaborazione delle informazioni e conferire grandi vantaggi economici e di sicurezza nazionale ai paesi che lo dominano. Per lo sgomento di alcuni scienziati e funzionari negli Stati Uniti, il formidabile investimento della Cina la sta aiutando a raggiungere la ricerca occidentale sul campo e, in alcune aree, ad andare avanti.

Pechino sta investendo miliardi in ricerca e sviluppo e offre agli scienziati cinesi grandi vantaggi per tornare a casa dai laboratori occidentali. La spinta della Cina ha suscitato richieste di maggiori finanziamenti per la ricerca e sviluppo negli Stati Uniti e ha contribuito a suscitare preoccupazioni nell'amministrazione Trump che alcuni tipi di collaborazione scientifica con la Cina potrebbero aiutare l'Esercito popolare di liberazione e danneggiare gli interessi degli Stati Uniti.

"Gli Stati Uniti devono essere preparati per un futuro in cui il loro tradizionale predominio tecnologico deve affrontare sfide nuove, forse senza precedenti", ha scritto il Center for a New American Security in un recente rapporto sulle ambizioni quantistiche della Cina.

La tecnologia quantistica cerca di sfruttare le distinte proprietà di atomi, fotoni ed elettroni per costruire strumenti più potenti per l'elaborazione delle informazioni.

L'anno scorso, la Cina ha registrato quasi il doppio di brevetti rispetto agli Stati Uniti per la tecnologia quantistica, una categoria che include dispositivi di comunicazione e crittografia, secondo la società di ricerche di mercato Patinformatics. Gli Stati Uniti, tuttavia, sono leader mondiali nei brevetti relativi al segmento più pregiato del settore, i computer quantistici, grazie ai pesanti investimenti di IBM, Google, Microsoft e altri.

Ad aiutare a supervisionare il programma cinese c'è Pan, che i media cinesi chiamano il "padre del quantum". Dai suoi laboratori presso l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC), a Shanghai e Hefei, il 49enne guida un team di 130 ricercatori. Nel 2017, la rivista Nature lo ha nominato una delle "dieci persone che contavano quest'anno", dicendo che aveva "acceso un fuoco sotto gli sforzi del paese nella tecnologia quantistica".

Pan di tanto in tanto organizza visite in laboratorio al presidente Xi Jinping, che si interessa molto al suo lavoro, secondo i media cinesi. Pan sta anche supervisionando i piani per un nuovo laboratorio nazionale per la ricerca quantistica nella provincia di Anhui, che secondo lui ha raccolto circa $ 400 milioni in finanziamenti governativi.

All'evento di Shanghai, Pan ha illustrato la sua presentazione di diapositive con battute da nerd della scienza su Einstein e "Star Trek". In un cenno al gatto di Schrödinger - un esperimento mentale degli anni '1930 che ha contribuito a definire un concetto quantistico chiamato sovrapposizione - Pan ha utilizzato le immagini di un felino dei cartoni animati in piedi e disteso sulla schiena.

"Come tutti sappiamo, nella nostra vita quotidiana, un gatto può essere solo in uno stato vivo o morto", ha detto Pan, ma "un gatto nel mondo quantistico può trovarsi in una sovrapposizione coerente di stati vivi e morti".

Stava facendo notare che le particelle quantistiche, note anche come bit quantistici, differiscono fondamentalmente dai bit nella tecnologia odierna. I computer e le reti di comunicazione esistenti memorizzano, elaborano e trasmettono le informazioni suddividendole in lunghi flussi di bit, che sono tipicamente impulsi elettrici o ottici che rappresentano uno zero o uno.

Bit quantici o qubit, che spesso sono atomi, elettroni o fotoni, possono esistere contemporaneamente come zero e uno o in qualsiasi posizione tra loro, una flessibilità che consente loro di elaborare le informazioni in modi nuovi. Alcuni fisici li confrontano con una moneta che gira contemporaneamente nello stato di testa e croce.

Nel suo discorso, Pan ha spiegato in dettaglio come la Cina stia sfruttando i qubit per salvaguardare le sue comunicazioni dall'hacking, uno dei campi in cui la Cina sembra avere un vantaggio sull'Occidente.

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