informaticaquantistica è la scienza che studia lo sviluppo di algoritmi e software basato su informazioni elaborate da sistemi quantistici, piace atomi, fotoni o particellesubatomico. A differenza dei computer classici, i computer quantistici operano secondo le leggi probabilistiche di fisica quantistica.
Le possibilità fornite dall'informatica quantistica aprono un nuovo orizzonte per lo sviluppo tecnologico e ci permettono di immaginare un futuro con computer in grado di risolvere compiti più complessi in tempi sempre maggiori. minorenni.
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Cos'è un computer quantistico?
oh computerquantistica è una macchina che può essere programmatoperrisolverei problemilogico, così come i computer elettronici di oggi. Mentre i nostri computer utilizzano la corrente elettrica che scorre attraverso il transistor per emulare i bit 1 e 0, i computer quantistici lo fanno in base a misurazioni quantistiche, come livelli di energia di un ammasso di atomi, le direzioni di polarizzazione di fotoni ecc.
Come funziona l'informatica quantistica?
Il calcolo quantistico si basa sullo sviluppo di algoritmi logici che possono essere eseguiti da un diverso tipo di computer rispetto a un computer convenzionale. I computer quantistici sono macchine estremamente complesse e che dipendono da a equilibrio termico troppo delicato. La maggior parte di questi computer può funzionare solo a temperature molto basse, quindi vengono raffreddati a circa -272 °C per mezzo di azoto o elio liquido.
Questo perché il bitquantistica(chiamato anche qubit) devono essere sempre in "sintonizzazione" (tecnicamente, diciamo che devono essere in fase), e qualsiasi variazione improvvisa di temperatura può "mischiali".
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L'informatica classica viene eseguita attraverso circuiti che registrano e controllano il passaggio della corrente elettrica. In parole povere, quando il passaggio del corrente elettrica, il computer registra queste informazioni sotto forma di bit, che può essere 0 o 1. Tutte le attività eseguite dai computer funzionano manipolando questi bit.
Nei computer quantistici, a loro volta, le informazioni vengono ottenute da altre cose, come la direzione del rotazione di un atomo, la polarizzazione di un fotone, i livelli energetici di un ammasso di atomi, ecc. Pur essendo diversi tra loro, questi sistemi hanno una cosa in comune: sono regolati dalle leggi del fisica quantistica.
Per sviluppare una comprensione più profonda dei computer quantistici, dobbiamo conoscere alcune delle stranezze della meccanica quantistica, vero?
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Calcolo e meccanica quantistica
A legislazione che governano il comportamento dei bit quantistici sono completamente diversi da quelli della fisica classica.
Secondo il fisica classica, prima di aprire una scatola contenente una lampada sono previsti solo due risultati: la lampada sarà accesa o spenta. Tuttavia, secondo le leggi della meccanica quantistica, lo stato della lampada non può essere affermato senza averlo osservato direttamente.
Se assumiamo che la lampada in questione sia un oggetto quantistico, prima di aprire la scatola, lo stato della lampada sarebbe a combinazione di tutte le possibilità. Al momento dell'apertura della scatola, tutte le combinazioni di stati scomparirebbero e la lampada assumerebbe solo una delle possibili configurazioni: accesa o spenta. È come se il condizione di ignoranza su cosa c'è dentro la scatola farebbe accendere e spegnere la lampadina allo stesso tempo, ma cosa fa scegliere alla natura uno degli stati? Non sappiamo.
Questa caratteristica della meccanica quantistica consente ai qubit di assumere tutti gli stati possibili prima di essere osservati. In pratica, i qubit considerano il risultato di un'operazione anche prima che sia stata finito, è come se potessimo conoscere il risultato di un gioco di testa o croce quando la moneta era ancora in aria.
Le possibilità del calcolo quantistico offrono a enorme guadagno di calcolo, poiché ogni qubit equivale a 2 bit classici, quindi, un computer quantistico che opera con 64 bit equivale a un computer classico dotato di 264 bit (circa 1.8.1019 bit). I numeri rafforzano solo che il calcolo quantistico è un grande scommessa per il futuro.
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L'informatica quantistica oggi
Negli ultimi anni, i progressi tecnologici hanno permesso la creazione del primo processoriquantistica funzionale. Da allora, il progresso nella costruzione di chip quantistici è avvenuto a un ritmo accelerato, in parte a causa del grande interesse commerciale dell'industria. sicurezza,criptovalute,banche,università e altri.
Grandi aziende di computer come Google e il IBM, hanno prodotto computer quantistici sempre più potenti. L'ultima versione è il computer quantistico di Google, che ha "solo" 53 qubit. Questo computer è stato in grado di eseguire in pochi minuti un calcolo che il computer più veloce del mondo avrebbe eseguito in almeno 10.000 anni.
Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica
Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:
HELERBROCK, Rafael. "Cos'è l'informatica quantistica?"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Consultato il 28 giugno 2021.
