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, un fenomeno codificato empiricamente nella Legge di Moore: la densità dei transistor su un microchip e la relativa velocità di calcolo raddoppiavano ogni 18 mesi circa.

La miniaturizzazione dei componenti però si è fermata alle soglie della meccanica quantistica. Con una felice intuizione dei teorici della computer science, la meccanica quantistica, da limite che era, è stata trasformata in un'opportunità grazie a cui realizzare una macchina per il calcolo automatico caratterizzata da una potenza di calcolo enormemente superiore a quella dei computer convenzionali: il computer quantistico.
Al posto dei convenzionali bit, le unità d'informazione binaria, indicate convenzionalmente dalle cifre 0 e 1, e codificate dai due stati "aperto" e "chiuso" di un interruttore, nel computer quantistico si usano i qubit, codificati dallo stato quantistico di una particella o di un atomo. Lo spin di una particella, per esempio, ha due orientamenti o stati, “su” e “giù”, che possono codificare le informazioni binarie. A rendere interessante ai fini del calcolo le particelle atomiche e subatomiche è il fatto che possono esistere anche in una sovrapposizione di stati quantistici, ampliando enormemente le possibilità di codifica delle informazioni e quindi 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, e la lunga strada per la realizzazione di un computer quantistico è solo 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.

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

Schema del computer di Kane

Molte scoperte e innovazioni, che possono aiutare nella costruzione di un computer quantistico, si susseguono di continuo, e i campi di studio per arrivare ad applicazioni pratiche sono la nanotecnologia (nanoelettronica, optoelettronica e elettronica molecolare, nanochimica, fotonica, fisica delle particelle), la spintronica oltre che all'informatica, alla crittografia e alla logica quantistica.

Nei computer quantistici potrebbero essere utilizzati nanotubi di carbonio (utilizzabili come memorie o come elaboratori d'informazione), la correlazione quantistica (comunicazione), atomi artificiali, fotoni (comunicazione), materiali superconduttori e 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 a Murray Gell-Mann (premio Nobel per la fisica nel 1969), che nel 1982 aveva intravisto come, sfruttando quelle proprietà delle particelle elementari così contro-intuitive, si sarebbe potuto disporre di un formidabile nuovo elemento-base per un nuovo tipo di informatica.

Innovazioni[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Le Scienze, 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.

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