Cos’è un computer quantistico?

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Molti giornali hanno riportato, commentando un recente studio, che un gruppo di ricercatori sarebbero riusciti a far scorrere il tempo all’indietro attraverso l’uso di un computer quantistico.

Lasciamo perdere l’esperimento e la dubbia interpretazione che ne hanno dato i media (le cose stanno diversamente ma ne parleremo in un altro articolo) e concentriamoci su questo misterioso computer quantistico, un vero e proprio oggetto mitologico di cui sentiamo ormai parlare da molto tempo senza che si sia visto altro che alcuni prototipi.

Sono anni che sentiamo parlare dell’incredibile potenziale dei computer quantistici. Questi dispositivi, che, come abbiamo detto, attualmente esistono solo come prototipi, hanno il potenziale per essere molto più veloci di qualsiasi altro computer. Ma che cosa è un computer quantistico?

Piuttosto che su microchip e circuiti, l’informatica quantistica si basa sui principi della meccanica quantistica. In particolare si basa sul cosiddetto entanglement quantistico, ovvero sulla capacità di una particella subatomica di influenzare una diversa particella subatomica a una certa distanza. Questa influenza è praticamente istantanea, e così la capacità potenziale per la velocità di calcolo di un computer quantistico.

In effetti, un computer quantistico calcola tutti i possibili risultati di un’operazione contemporaneamente. Robert F. Service scrive su Science che i  computer quantistici, proprio come i normali computer, memorizzano le informazioni utilizzando sequenze di 0 ed 1, ovvero i bit. Un principio della meccanica quantistica, tuttavia, è che le particelle subatomiche esistono in tutte le condizioni possibili, o stati, simultaneamente. La particella si assesta su uno stato solo una volta che è stata osservata.

Poiché le particelle che trasmettono l’informazione hanno più stati contemporaneamente, i bit quantici (qubit) possono essere sia parzialmente 0 sia parzialmente 1 contemporaneamente. Questi strani bit ibridi possono basarsi praticamente su qualsiasi valore percentuale compreso tra 0 e 1 in qualsiasi momento. In effetti, come dicevamo, un computer quantistico calcola tutti i possibili risultati di un calcolo contemporaneamente. Con tale potenza, non ci vorranno molti bit perché un computer quantico sia in grado di calcolare praticamente qualsiasi cosa.
Rimangono alcuni problemi. Per prima cosa, gli stati multipli e l’entanglement tra le particelle sono fragili, quindi i qubit possono facilmente crollare in un processo chiamato decoerenza. Per prevenire la decoerenza, sono necessari dei qubit extra come backup.
Secondo il reporter di Science Charles Q. Choi nel Prisma ASEE, la fisica dell’informatica quantistica è ben compresa. Il problema degli ingegneri sta nella costruzione di una macchina in grado di manipolare non solo alcuni qubit ma più qubit connessi da reti di circuiti chiamati gate di logica quantistica.
Gli ingegneri hanno provato diversi approcci, compreso l’uso di laser, particelle ionizzate intrappolate da campi magnetici e superconduttori. Nonostante anni di tentativi, nessuno è riuscito a costruire un computer quantistico in cui i qubit siano durati più di un secondo o due. Anche stringere insieme i qubit o collegarli a un normale computer in grado di elaborare le informazioni in un output utilizzabile si è rivelato difficile.
Insomma, dopo anni di tentativi e sviluppo, a parte alcuni prototipi dai risultati, questo si, eccezionali ma spaventosamente costosi ed eccezionalmente delicati, come il Q System One dell’IBM, a disposizione solo dei grandi centro universitari e delle grandi aziende in grado di spendere grandi cifre per poterne pagare il tempo di utilizzo.
Per quanto riguarda l’uso di massa, i computers quantistici restano un traguardo ancora lontano da raggiungere

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