oh computerquantistica è un dispositivo programmabile in grado di eseguire calcolie algoritmi attraverso la manipolazione e la lettura delle informazioni immagazzinate nei sistemi quantistici, come atomi, molecole, protoni, elettroni e fotoni. In questo tipo di computer, bitquantistico, che, per sua stessa natura, rendono questo tipo di computer in grado di svolgere compiti ciò richiederebbe migliaia o addirittura milioni di anni per essere realizzato da computer elettronici.
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Come funziona il computer quantistico?
voi computerquantistica sono completamente diversi dai normali computer, che si basano sul passaggio corrente elettrica attraverso piccoli dispositivi semiconduttori, chiamato transistor. Questo nuovo tipo di computer può funzionare dai più diversi sistemi quantistici, tuttavia, dalle implementazioni più popolari leggi il rotazione, una proprietà quantistica presente in particelle come protoni, fotoni e elettroni.
Anche la logica alla base del computer quantistico è leggermente diversa da quella utilizzata nei computer classici, che operano attraverso frasi logiche i cui possibili risultati sono solo i numeri 0 e 1.
La differenza tra computer elettronici e quantistici è dovuta a naturaprobabilistico dà fisica quantistica, prima di leggere il poquantistico, il suo stato può essere non solo 0 o 1, ma anche il intersezione tra questi stati. È come se nei computer quantistici, risposte come sì, no ed entrambe fossero ammesse contemporaneamente. Se vuoi capire meglio le probabilità del mondo quantistico, visita il nostro testo sul Il principio di indeterminazione di Heisenberg.
![Processore quantistico a 53 qubit, sviluppato da Google nel 2019. [1]](/f/b2e772f0a0a83a15588e82ba83f1d8e9.jpg)
La strana proprietà che rende i computer quantistici così speciali si chiama crollodàoccupazionenelonda. Tutti i sistemi quantistici sono completamente descritti da una rispettiva funzione d'onda, ma prima di esaminare un sistema quantistico, cercandone alcuni grandezza fisica che può essere misurato (massa, carica elettrica, campo magnetico, per esempio), la funzione d'onda può supportare più di un valore per ciascuna di queste quantità e ci sono probabilità che ciascuno di questi valori venga misurato.
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Vi starete chiedendo: qual è il vantaggio di non conoscere in anticipo i possibili valori di una misura quantistica? La risposta è: prima di fare qualsiasi calcolo, ad esempio, la natura dei bit quantistici ha assicurato che la risposta corretta fosse tra le possibilità. In altre parole, possiamo dire che il computer aveva già considerato molti risultati, anche prima di ottenere la risposta di calcolo. Questo fa sì che tempocomputazionale che viene speso per risolvere problemi complessi, sia drasticamente ridotto.
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Possibilità di computer quantistici
Ma dopotutto, cosa potremmo fare con un computer quantistico? Molto probabilmente, i computer quantistici non sarà utilizzato per scopi banali come navigare in Internet o guardare un video, poiché, per questi scopi, i computer elettronici sono abbastanza efficienti, oltre ad essere molto più economici dei computer quantistici.
Tuttavia, quando si parla di calcolicomplessi, come quelli che coinvolgono il crittografianelLe passwordbanche, l'uso dei computer quantistici sarà di grande aiuto. Se saremo in grado di rendere i computer quantistici dispositivi completamente funzionanti, saremo in grado di farlo simulare cose che non avremmo mai pensato possibili, come le dinamiche climatiche della Terra, la formazione delle galassie, le simulazioni di sistemi viventi e molte altre possibilità.
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Qubits - i bit quantistici
I bit quantistici sono spesso chiamati qubit (bit quantistici). Questi qubit rappresentano un enorme salto di qualità rispetto ai bit utilizzati dai computer elettronici: essi può avere stati 0 e 1 contemporaneamente. In pratica è come se la capacità del computer quantistico fosse esponenziale rispetto al numero di bit: un computer quantistico a 1 bit è equivalente a un classico computer elettronico a 2 bit e un computer quantistico a 2 bit è equivalente a un computer a 4 bit elettronica. Vedi sotto una tabella che mette in relazione la capacità dei bit quantistici con la loro corrispondenza con i bit classici:
Quantità di bit quantistici |
Abbinamento bit classico bit |
1 qubit |
2 bit |
2 qubit |
4 bit |
10 qubit |
1024 bit |
20 qubit |
1048576 bit |
64 qubit |
1,84.1019 bit |
512 qubit |
1,34.10154 bit |
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Processore quantistico 2019
Recentemente, i ricercatori di Google hanno affermato di aver raggiunto il "supremazia quantistica", perché sono stati in grado di eseguire, in 200 secondi, un calcolo che il computer più avanzato del mondo, il Vertice, da IBM, impiegherebbe circa 10.000 anni. L'esperimento condotto dai ricercatori ha utilizzato 53 qubit, corrispondenti a circa 1016 bit classici, per mantenere perfettamente funzionante il processore quantistico, il computer è stato tenuto a temperature molto basse, intorno ai 20 mK (0,02 K).
I risultati ottenuti dall'esperimento suggeriscono che il concetto alla base del macchinanelTuring, che teoricamente è universale e in grado di simulare qualsiasi modello computazionale, potrebbe essere sbagliato. Questo perché i computer classici, basati sull'insieme teorico di Turing, non sono in grado di eseguire le compiti svolti dal processore quantistico, almeno non con la stessa velocità né con la stessa precisione.
Credito immagine
[1] natura
Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica
