Computer quantistico
Un computer quantistico è un modello di come costruire un computer. L'idea è che i computer quantistici possono utilizzare alcuni fenomeni della meccanica quantistica, come la sovrapposizione e l'entanglement, per eseguire operazioni sui dati. Il principio di base del calcolo quantistico è che le proprietà quantistiche possono essere usate per rappresentare i dati ed eseguire operazioni su di essi. Un modello teorico è la macchina di Turing quantistica, nota anche come computer quantistico universale.
L'idea del calcolo quantistico è ancora molto nuova. Sono stati fatti esperimenti. In questi, un numero molto piccolo di operazioni è stato fatto su qubit (bit quantistici). La ricerca sia pratica che teorica continua con interesse, e molte agenzie di finanziamento governative e militari nazionali sostengono la ricerca sul calcolo quantistico per sviluppare computer quantistici sia per scopi civili che militari, come la crittoanalisi.
I computer di oggi, chiamati "classici" computer, memorizzano le informazioni in binario; ogni bit è acceso o spento. Il calcolo quantistico usa i qubit, che, oltre ad essere eventualmente on o off, possono essere sia on che off, il che è un modo per descrivere la sovrapposizione, fino a quando non viene effettuata una misura. Lo stato di un dato su un normale computer è noto con certezza, ma il calcolo quantistico utilizza le probabilità. Sono stati costruiti solo computer quantistici molto semplici, anche se sono stati inventati progetti più grandi. Il calcolo quantistico utilizza un tipo speciale di fisica, la fisica quantistica.
Se si possono costruire computer quantistici su larga scala, essi saranno in grado di risolvere alcuni problemi molto più rapidamente di qualsiasi computer esistente oggi (come l'algoritmo di Shor). I computer quantistici sono diversi da altri computer come i computer DNA e i computer tradizionali basati su transistor. Alcune architetture di calcolo, come i computer ottici, possono utilizzare la classica sovrapposizione di onde elettromagnetiche. Senza risorse meccaniche quantistiche come l'entanglement, la gente pensa che un vantaggio esponenziale rispetto ai computer classici non sia possibile. I computer quantistici non possono svolgere funzioni che non sono teoricamente calcolabili dai computer classici, in altre parole non alterano la tesi della Chiesa-Turing. Tuttavia, essi sarebbero in grado di fare molte cose in modo molto più rapido ed efficiente.
La sfera di Bloch è una rappresentazione di un qubit, l'elemento fondamentale dei computer quantistici.
Domande e risposte
D: Che cos'è un computer quantistico?
R: Un computer quantistico è un modello di costruzione di un computer che utilizza alcune idee della meccanica quantistica, come la sovrapposizione e l'entanglement, per eseguire operazioni sui dati.
D: In cosa differisce dai computer classici?
R: I computer classici memorizzano le informazioni in binario; ogni bit è acceso o spento. La computazione quantistica utilizza i qubit, che possono essere sia accesi che spenti fino a quando non viene effettuata una misurazione. Lo stato di un dato su un computer normale è conosciuto con certezza, ma la computazione quantistica utilizza le probabilità.
D: Quali sono le potenziali applicazioni dei computer quantistici?
R: Le applicazioni potenziali includono la crittoanalisi (rottura dei codici) e la risoluzione di problemi molto più rapidamente di qualsiasi computer attuale (come l'algoritmo di Shor).
D: Esistono altri tipi di computer oltre ai computer quantistici?
R: Sì, esistono altri tipi di computer, come i computer a DNA e i computer tradizionali basati sui transistor. Alcune architetture informatiche, come i computer ottici, possono anche utilizzare la sovrapposizione classica delle onde elettromagnetiche.
D: La tesi Church-Turing si applica all'informatica quantistica?
R: Sì, i computer quantistici non possono eseguire funzioni che non sono teoricamente computabili dai computer classici; non alterano la tesi di Church-Turing. Tuttavia, sarebbero in grado di fare molte cose in modo molto più rapido ed efficiente rispetto alle macchine classiche.
D: È già stato realizzato un calcolo quantistico su larga scala?
R: No, sono stati fatti solo esperimenti molto semplici con i qubit (bit quantistici), anche se sono stati inventati progetti più grandi. La ricerca pratica e teorica continua con interesse per sviluppare capacità di calcolo quantistico su larga scala per scopi civili e militari.
