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I computer quantistici esistono a malapena: ecco perché stiamo comunque scrivendo linguaggi per loro
Ricerca IBM | Flickr
I computer quantistici sono ancora estremamente rudimentali e rimangono in gran parte giocattoli intriganti in alcuni laboratori di ricerca avanzati. Ciò non ha impedito alle persone di sviluppare nuovi linguaggi di programmazione per loro.
Il più recente viene da Microsoft, che ha presentato Q# (pronunciato Q sharp) e alcuni strumenti associati per aiutare gli sviluppatori a utilizzarlo per creare software. Si unisce a un elenco crescente di altri linguaggi di programmazione quantistica di alto livello come QCL e Quipper.
Ma dato che praticamente nessuno ha un computer quantistico, qual è il punto?
Krysta Svore, principale responsabile della ricerca nell'informatica quantistica presso Microsoft, afferma che i linguaggi sono necessari perché quelli scritti per i computer di oggi non funzioneranno per quelli quantistici. I computer classici codificano le informazioni in forma binaria come una sequenza di uno e zero, mentre i computer quantistici utilizzano bit quantistici, o qubit, che possono effettivamente codificare uno e zero allo stesso tempo.
Ciò crea enormi quantità di potenza di elaborazione parallela e spiega perché c'è un così grande interesse negli sforzi per costruire le macchine. La speranza è che i computer quantistici aiutino a guidare progressi significativi in campi che vanno dalla scienza dei materiali all'intelligenza artificiale (vedi A Startup Uses Computing to Boost Machine Learning).
Ma per sfruttare appieno tale potere o addirittura esplorare ciò che è possibile, gli sviluppatori avranno bisogno di linguaggi quantistici per aiutarli a creare software che sfrutti appieno le capacità dei computer.
I linguaggi di programmazione per i computer classici sono progettati in un modo che non richiede agli sviluppatori di sapere come funziona un'unità di elaborazione centrale. La spinta ora è creare linguaggi di programmazione quantistica di alto livello che proteggano anche gli sviluppatori dalle complessità dell'hardware quantistico.
Le stranezze dell'informatica quantistica creano limitazioni che non esistono nei linguaggi di programmazione classici. Un esempio: i programmi quantistici non possono avere loop che ripetono una sequenza di istruzioni; devono correre fino al completamento.
Per affrontare tali problemi, Q# lavora in combinazione con un paio di linguaggi classici. Gli sviluppatori senza esperienza quantistica possono scrivere i loro programmi principali in linguaggi familiari e quindi utilizzare un programma Q# quando vogliono utilizzare la potenza di elaborazione quantistica.
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Storia correlata Se mantiene la sua promessa, l'apprendimento automatico quantistico potrebbe trasformare l'IA.Sebbene non disponga ancora di un proprio computer quantistico, Microsoft ha rilasciato simulatori che consentono agli sviluppatori di testare i programmi sviluppati in Q# su computer desktop o sul suo servizio di cloud computing Azure. Anche IBM lo è offerta simulatori e alcuni fortunati sviluppatori possono persino eseguire il loro codice direttamente sulla sua macchina quantistica.
Xiaodi Wu, un esperto di linguaggi di programmazione quantistica presso l'Università del Maryland, vede i nuovi linguaggi quantistici di alto livello come un logico passo successivo. Questo aprirà la porta a più persone che usano queste macchine, dice, il che potrebbe portare a nuovi campi di indagine per la comunità di ricerca quantistica.
Ci sono state alcune richieste per rendere open source nuovi linguaggi quantistici in modo che la più ampia comunità di sviluppatori possa offrire input. L'idea è che questo potrebbe dare al calcolo quantistico lo stesso tipo di spinta che lo sviluppo di Linux ha dato a Internet.
Gli sviluppatori di lingue hanno anche un altro obiettivo: gli studenti che pensano alle carriere future. Nuovi linguaggi che rendono più accessibile l'informatica quantistica dovrebbero attirare più persone nel campo. Vogliamo sviluppare la forza lavoro quantistica, afferma Svore, perché l'informatica quantistica sbloccherà un'economia completamente nuova e avremo bisogno di persone che siano programmatori quantistici, sviluppatori di algoritmi e ingegneri.