Una molecola unica ricostruita con un computer quantistico

Raramente i cambiamenti epocali avvengono in una notte. Più spesso hanno bisogno di tempo per raggiungere traguardi intermedi, segnando tappe storiche. È quanto accaduto proprio oggi per lo sviluppo dei computer quantistici attraverso un articolo pubblicato ieri 5 marzo  sulla prestigiosa rivista Science ad opera dei ricercatori di IBM Research Europe a Zurigo, dei due Politecnici federali di Zurigo e Losanna, dalle università inglesi di Oxford e Manchester e dall’Università di Regensburg, in Germania. Per la prima volta, un computer quantistico è stato utilizzato per scoprire e pubblicare la struttura di una molecola di medie dimensioni.

La natura della scoperta è a sua volta un primato. Infatti, gli scienziati hanno realizzato sinteticamente una molecola di tipo “mezzo Möbius”, finora inedita. La struttura molto particolare prende il nome dal celebre nastro di Möbius, un anello sul quale, ad ogni giro, si passa dal lato esterno a quello interno e viceversa, raccogliendo le attenzioni sia dei matematici che dei curiosi. La molecola, per ora priva di applicazioni pratiche, è posta soprattutto come una sfida teorica, ma grazie alle sue particolarità chimiche potrebbe essere utilizzata in futuro per sviluppare delle tecnologie quantistiche. 

A contraddistinguere la notizia, in questo caso raro, non è il “cosa”, ma il “come”. Cioè che per determinare la struttura di questa molecola “mezzo Möbius” sia stato impiegato un computer che, diversamente da quelli che utilizziamo tutti i giorni, sfrutta a pieno le proprietà controintuitive della meccanica quantistica.  

I computer attuali, come quelli sulle nostre scrivanie o i nostri cellulari, utilizzano un sistema basato sui bit dal valore 1 o 0, fisicamente corrispondenti a “corrente passa” o “corrente non passa”. I computer quantistici invece possono, nelle loro basi fisiche detti qbit, assumere entrambi i valori contemporaneamente, come se invece di essere solamente al Polo Nord (1) o Polo Sud (0) potessero essere in qualunque punto del globo.  Questo permette loro di essere enormemente più veloci nello svolgere alcuni tipi di calcoli, con un potenziale altissimo per le simulazioni, l’intelligenza artificiale, la finanza, ma soprattutto la sicurezza informatica. È infatti ben noto a ricercatori, governi e enti privati che, quando raggiungeranno la piena maturazione i computer quantistici metteranno a fortissimo rischio quasi tutti i sistemi di crittografia per ora esistenti attraverso il cosiddetto “algoritmo di Shor”. Un rischio (se nelle mani altrui) o una risorsa (se nelle proprie) che ha scatenato la corsa al computer quantistico in tutto il mondo già da diversi decenni. 

In particolare , il computer quantistico sviluppato da IBM è stato utilizzato per ricostruire la struttura della molecola confrontando la teoria con i dati raccolti durante gli esperimenti. Eppure, c’è ancora molto lavoro da fare prima che questa tecnologia sia veramente matura. “Nei computer quantistici che abbiamo al giorno d’oggi avvengono degli errori durante i calcoli, mentre nei computer classici questo problema invece è stato risolto nel tempo. È solo tra una decina d’anni che avremo i primi computer quantistici che potranno correggere gli errori e diventare delle macchine digitali a pieno titolo” spiega il Senior Research Scientist a IBM Quantum Ivano Tavernelli, co-autore dello studio. 

Ci si aspetta che un giorno i computer quantistici saranno così potenti che sarà impossibile costruire uno strumento classico in grado di avere le stesse prestazioni. C’è ancora da aspettare, perché per questo lavoro la scelta di un computer quantistico è stata soprattutto a scopo dimostrativo. “Abbiamo caratterizzato queste molecole con la stessa precisione che si sarebbe raggiunta con un approccio classico. Bisogna aggiungere che il giorno in cui riusciremo a ingegnerizzare molecole più complesse sarà solo l’approccio quantistico che ci permetterà di arrivare a una descrizione accurata delle loro proprietà”, conclude il ricercatore. Mentre attendiamo di raccogliere i frutti di questa complessissima tecnologia, pubblicazioni come questa ci permettono di osservare la storia della scienza da vicino. 

Articolo legato alla puntata di Casa Svizzera (Rete Uno) del 06.03.2026