Computer quantistico

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Il computer quantistico, o computer quantico, è un modello di computazione non-classico che si distacca completamente dai modelli tradizionali che si basano su rappresentazioni classiche della memoria computazionale. Il computer quantistico utilizza la computazione quantistica e le leggi della fisica per effettuare l’elaborazione di dati. L’idea di un computer quantistico nasce negli anni ‘80 quando il fisico Paul Benioff propose il primo modello quantistico della macchina di Turing. Questo dispositivo era capace di eseguire algoritmi in modo preciso ed era dotata di una portata computazionale massima. Ma un computer quantistico doveva essere in grado di simulare cose ineseguibili per un computer classico e così nel 1994 nacque il primo algoritmo quantistico pubblicato da Peter Shor. Questo algoritmo poteva eseguire calcoli complessi come la fattorizzazione degli interi in tempo polinomiale, un calcolo molto difficile dal punto di vista computazionale. Oggi tante aziende, start up e governi decidono di investire nel computing quantistico ma la rivoluzione del computer quantistico richiederà molto più tempo ed intuizioni rispetto a quanto è avvenuto con il computer classico.

Computer quantistico, cos’è

Andando più nel dettaglio, un computer quantistico è un computer che utilizza le leggi della fisica e della meccanica quantistica per elaborare dei dati. A differenza del computer classico che si basa sull’unità fondamentale Bit, il computer quantistico utilizza il Qubit perché nella memoria quantistica avviene una sovrapposizione degli stati quantistici che abilita i calcoli in parallelo: il qubit infatti, può essere 0-1 ma anche 0 e 1 contemporaneamente, moltiplicando, potenziando e velocizzando i calcoli complessi. Un computer quantistico dunque può trasformare gli stati di memoria classici in stati di memoria quantistici e viceversa. Il Qubit favorisce anche l’entanglement, ovvero il legame esistente tra un qubit ed un altro: grazie a questo forte legame il computer quantistico è capace di produrre calcoli molto velocemente. Un’altra proprietà del qubit è l’interferenza quantistica che sarebbe il risultato della sovrapposizione di stati.

 Il computer quantistico è l’evoluzione del computer classico con il quale è possibile eseguire calcoli estremamente complessi perché grazie al qubit è capace di processare contemporaneamente più soluzioni ad un singolo problema, ragionando quindi come il cervello umano. Per questo motivo il computer quantistico potrebbe risolvere problemi estremamente complessi come quelli che si trovano alla base dell’Intelligenza artificiale, andando quindi a favorire lo sviluppo di questo campo della tecnologia. Il funzionamento del computer quantistico si basa su due leggi della meccanica quantistica: il principio della sovrapposizione e la correlazione quantistica (entanglement). Il principio di sovrapposizione riguarda la sovrapposizione degli stati che rappresenta in fisica quantistica l’esistenza simultanea di tutti gli stati di una particella prima che venga misurata. Le proprietà del Qubit possono essere definite solo con la misurazione: prima della misurazione gli stati del qubit sono solo delle probabilità.

La correlazione quantistica invece esprime il legame che esiste tra due particelle: lo stato di una particella si può conoscere soltanto se misurato con la particella con cui è legata. In informatica questo processo sarebbe l’accelerazione dei processi di calcolo.

Grazie a queste leggi della meccanica quantistica, il computer quantistico può eseguire calcoli complessi molto velocemente sfruttando semplicemente i qubit. Il primo computer quantistico è stato creato nel 1997 nell’ Almaden Research Center di IBM in California ma è nel 2001 che viene presentato il primo elaboratore quantistico a 7 qubit. A febbraio del 2019 IBM ha commercializzato il primo computer quantistico denominato IBM Q System One utilizzabile da remoto.

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