Computer quantistico

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Un computer quantistico (o quantico) è un nuovo dispositivo per il trattamento ed elaborazione delle informazioni che, per eseguire le classiche operazioni sui dati, utilizza i fenomeni tipici della meccanica quantistica, come la sovrapposizione degli effetti e l'entanglement.

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

Per decenni, l'aumento della potenza dei computer è andato di pari passo con la miniaturizzazione dei circuiti elettronici, fenomeno codificato empiricamente nella Legge di Moore: la densità dei transistor su un microchip e la relativa velocità di calcolo raddoppiano ogni 18 mesi.

La miniaturizzazione dei componenti però si è fermata alle soglie della meccanica quantistica, rendendo impossibile aumentare ulteriormente la densità dei transistor e la riduzione delle dimensioni dei circuiti integrati (accorgimenti fino ad oggi adottati per incrementare le prestazioni di calcolo dei microprocessori).

Con una felice intuizione dell'informatica teorica, la meccanica quantistica è stata trasformata in un'opportunità per realizzare macchine con una potenza di calcolo enormemente superiore a quella dei computer convenzionali: i computer quantistici.

Al posto dei convenzionali bit – unità d'informazione binaria, indicate convenzionalmente con le cifre 0 e 1 e codificate dai due stati "aperto" e "chiuso" di un interruttore – nel computer quantistico si usano i qubit, elementi base dell'informazione quantistica codificati dallo stato quantistico in cui si trova una particella o un atomo. Lo spin di una particella, per esempio, ha due stati che possono codificare informazioni binarie. A rendere interessanti, ai fini del calcolo, le particelle atomiche e subatomiche è il fatto che possono esistere anche in una sovrapposizione di stati, ampliando enormemente le possibilità di codifica delle informazioni, quindi permettendo di affrontare problemi estremamente complessi.

Tuttavia, né la manipolazione controllata di atomi e particelle, né la loro reciproca comunicazione né, infine, la stesura di algoritmi adatti, sono obiettivi facili da raggiungere, per cui la strada per realizzare un computer quantistico è appena agli inizi[1].

Cronologia[modifica | modifica wikitesto]

La prima idea di computer quantistico la espose Richard Feynman nel 1982, pensandolo sulla base della sovrapposizione di stati delle particelle elementari.

Nel 1985 David Deutsch ne dimostrò la validità.

Anche Eric Drexler, in modo indipendente, rifletté sulla costruzione di computer molecolari nel suo libro Engines of Creation del 1986 ("Motori della creazione").

Nel 1994 Peter Shor dimostrò che sarebbe stato possibile fattorizzare qualsiasi numero a grandi velocità di elaborazione.

Nel 1998 il fisico Bruce Kane propose la costruzione di un elaboratore quantistico su atomi di fosforo disposti su uno strato di silicio spesso solo 25 nanometri. È il computer quantistico di Kane.

Schema del computer di Kane

Molte scoperte ed innovazioni scientifiche (che potrebbero essere d'aiuto nella costruzione di un computer quantistico) si susseguono di continuo anche oggi; i campi di studio per arrivare ad applicazioni pratiche sono: la nanotecnologia (in particolare: nanoelettronica, optoelettronica ed elettronica molecolare; ma anche nanochimica, fotonica e fisica delle particelle), la spintronica, oltre che l'informatica, la crittografia e la logica quantistica.

Nei computer quantistici potrebbero essere utilizzati nanotubi di carbonio (utilizzabili come memorie o come elaboratori d'informazione), la correlazione quantistica (per la comunicazione), atomi artificiali, fotoni (sempre per la comunicazione e la veicolazione di informazioni), materiali superconduttori ed autoassemblanti, pozzi quantistici.

Nel 2001 IBM crea uno dei primi elaboratori quantistici a 7 qubit.

Il 28 giugno 2013 è stato reso pubblico il computer quantistico D-Wave.

A febbraio 2016 IBM mette a disposizione pubblicamente il primo computer quantistico in modalità cloud.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

La prima idea sulla possibilità di costruire computer utilizzando il comportamento delle particelle elementari (specialmente la loro non-località o entanglement) era venuta allo scienziato Murray Gell-Mann (premio Nobel per la fisica nel 1969), il quale, nel 1982, aveva intravisto come si sarebbe potuto disporre, sfruttando quelle proprietà delle particelle elementari così contro-intuitive, di un formidabile nuovo elemento-base per dare vita ad una diversa tipologia di scienza informatica.

Innovazioni[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Le Scienze, su lescienze.it.
  2. ^ Dimostrazione pubblica di Orion
  3. ^ Un computer a raggi T
  4. ^ D-Wave annuncia il primo computer quantistico
  5. ^ IBM Research Quantum Experience, su www.research.ibm.com, 11 febbraio 2016. URL consultato il 12 settembre 2016.
  6. ^ (EN) A Preview of Bristlecone, Google’s New Quantum Processor, in Research Blog. URL consultato il 06 marzo 2018.

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