Computer quantistico e nuove frontiere

[Ospite DVonTeese]

Diversi giorni fa mi sono imbattuta nella lettura e ricerca di vari articoli riguardanti il computer quantistico, un nuovo dispositivo capace di elaborare informazioni utilizzando i principi della meccanica quantistica. Per chi non avesse letto nulla a riguardo, la differenza fondamentale tra un computer attuale e quallo quantistico è che i sistemi che usiamo comunemente operano sulla base del sistema binario, avente come unità d' informazione 0 ed 1 , mentre il sistema quantico utilizza i qubit, "quantum bit". il qubit può essere pensato come un vettore in uno spazio bidimensionale con modulo complesso che può essere rappresentato come una combinazione di entrambi i possibili stati basici 0 ed 1, grazie ad un fenomeno fisico detto sovrapposizione, in base al quale un oggetto quantistico può esistere contemporaneamente in due stati e quindi può effettuare simultaneamente due calcoli su due numeri diversi. le probabilità sono al quadrato! Un' altra legge fisica su cui si basa, tra l' altro è l' Entanglement, un principio secondo cui due particelle, in questo caso i qubit, se separati, risultano strettamente legati, ragion per cui una modifica qualsiasi sul primo si applica anche al secondo simultaneamente. Gli scienziati stimano che, sulla base della potenzialità del calcolo, si potrebbe arrivare a contare le stelle della via Lattea in poche ore, oppure ottenere tutte le probabili traiettorie associate a qualsiasi corpo celeste nell' Universo. La D-Wave Systems ha prodotto il primo dispositivo quantico il 28 giugno del 2013 con un prezzo di lancio di 10 milioni di dollari circa. Google in collaborazione con la NASA ne ha comprato uno, dichiarando di sfruttarlo come sistema di apprendimento autonomo, partendo dal sistema di apprendimento umano. In sostanza, un computer quantico dovrebbe essere in grado di acquisire, elaborare e trasformare in conoscenza tutte le informazioni acquisite nel tempo, creando un background informativo su cui basarsi per prendere ed applicare decisioni autonome, esattamente come un individuo. Mi chiedo: dove ci porterà questo sviluppo, considerando che, forse, per la stragande maggioranza delle persone, la tecnologia attuale basta ed avanza? Saremo pronti ad affacciarci verso questo infinito sconosciuto? Tutto ciò mi suscita grande curiosità, cosa ne pensate? :)

[~ Josephine]

Non ne capisco molto di quanti e fisica, ma sicuramente è una cosa che mi incuriosisce.
La possibilità di calcolare le stelle della via Lattea in poche ore è una roba che va oltre la mia comprensione, ma non mi spaventa di certo.
Vorrei poter saperne di più, ma mi limito ad aspettare a bocca aperta.

[Initzu]

lessi qualcosa al riguardo almeno una decina di anni fa.

A quanto ricordo un computer quantistico è imbattibile a scacchi perché conosce in partenza tutte le mosse possibili, quindi di volta in volta sceglie la migliore possibile. Quindi due computer quantistici l'uno contro l'altro pareggerebbero sempre.

non so se sia na cazzata, ma c'era scritto quello..

[Ospite DVonTeese]

No Inu non è una cazzata, rientra a tutti gli effetti nelle possibilità. Anche io J non sono spaventata, ma pensando alla collettività, un po resto perplessa. È qualcosa di stratosferico

[sigfried]

Le stelle della Via Lattea sono 100 872 623 721. No, una in più, una nuvola mi ha coperto la visione.

Per quanta riguarda le mosse di scacchi sono più di tutti gli atomi della materia dell'universo conosciuto, anche se in realtà i programmi scacchistici non calcolano tutte le variabili possibili ma usano un approccio più umano, seguendo solo le mosse migliori dettate dall'esperienza ed eliminando quelle sbagliate.

Sul computer quantistico, non so le fonti di Dita, ero rimasto che nel mondo c'erano solo due modelli funzionanti, grandi circa 100 metri quadri, e capaci solo di fare pochissimi calcoli. E queste notizie erano di fine 2013. Ma possono esserci state evoluzioni incredibili.

In pratica, per fare un esempio euristico, il C.Q per calcolare 2+2 non fa come una normale calcolatrice con la somma, ma calcola tutte le possibili combinazioni, anche quelle sbagliate e poi fa una media. Es: 2+1 / 1+1+1+1 / 2+2 / 1 +1 +2/  2+1+1/ 1+2+1/ e anche 2+3.

Ad ogni modo poi vedo di recuperarlo, e rispondo con più informazioni certe.

 

[sigfried]

Non ho trovato l'articolo originale che ricordavo, ma per delle ragioni narrative avevo alcuni dati conservati e proverò a ricostruire quello che ricordo. Come ho già detto, sono informazioni datate di qualche anno e non so se e in che misura ci siano state evoluzioni.

Proverò anche a dare brevi nozioni molto divulgative per far comprendere, anche a chi non mastica di fisica, di cosa stiamo parlando.

Spin: lo spin è il movimento che una particella elementare, il quanto, compie nello spazio. Viene descritto come il movimento di una trottola, ma anche se non è così, tale raffigurazione è l'unica possibile che la nostra mente abituata alle tre dimensioni spaziali riesce a immaginare. Spin up e spin down sono nomi convenzionali, non indicano alto e basso, e sono solo i movimento vettoriali di tali particelle. Lo spin ha diversi valori: 1, 1/2, 1/4, 2/1 e altri. Che vuol dire? Facciamo finta che una particella elementare abbia forma di quadrato. E facciamolo ruotare su sé un perno posizionato al centro. Essendo un quadrato ogni volta che  lo gireremo di 90 gradi il suo aspetto sarà quello di partenza, che in fisica vien detto simmetria, e dunque potremmo dire che il quadrato ha spin 1/4, dove 1 è un giro completo di 360 gradi. Un rettangolo invece, per raggiungere la simmetria deve ruotare di 180 gradi, e dunque il suo spin è 1/2. Poiché i quanti non hanno la forma precisa del quadrato e del rettangolo, ma "forme" anche bizzarre, perché si ottenga la simmetria, le rotazioni non sono sempre così lineari, ma a volte un quanto per ottenere la simmetria deve compiere due giri di 360 gradi. Come ha anche detto Dita, le strane leggi della meccanica quantistica fanno sì che un quanto abbia allo stesso tempo spin up e down. Ed è quello che spiegherò nel prossimo paragrafo.

Principio di indeterminazione e decoerenza: nel mondo subatomico, le particelle hanno doppia natura, di punto e onda. Immaginate un'onda del mare che avanza verso di voi, finché viaggia indisturbata, è sempre un'onda che riempie tutto lo spazio, ma se incontra uno scoglio l'onda decade in un solo punto che continua ad avanzare. Tale punto non è detto che parta dove ha incontrato lo scoglio, ma può partire da un punto qualsiasi della linea dell'onda. Tale trasformazione in punto è detta decoerenza.

Principio di esclusione di Pauli: in pratica dice che due elettroni non possono occupare lo stesso stadio quantistico e quando due elettroni identici si avvicinano, essi si respingono. Questo principio rende la materia apparentemente solida, mentre in realtà siamo tutti vuoti, chi più, chi meno.

 

Bene, chiariti questi concetti in modo moooolto leggero, e spero di essere stato abbastanza chiaro, parliamo del computer quantistico.

Per quanto ne sapevo, il miglior prototipo era nei laboratori del MIT ( Massachuetts Institute of Technology). Ed era in grado della strabiliante operazione di calcolare 3 x 5. E a volte sbagliava anche.

No, sul serio. Questo ero il suo massimo.

Il suo aspetto non è ben riportato. Neanche io capisco cosa ho segnato XD. Pare che abbia scritto che somiglia alla macchina della risonanza magnetica, che abbia due bobine di rame che creano un campo magnetico. Ma prendete con le pinze questa affermazione.

Più dettagliatamente è riportato il principio su cui si basa.

Similmente ad un computer digitale, si dà allo spin up e down il valore di 0 e 1. Ma sfruttando la particolarità che un quanto abbia spin up e down contemporaneamente per i motivi di cui sopra, si potrà avere un quanto caratterizzato solo dal 20% di spin up e dall'80% di spin down, e tutte le altre percentuali contemporaneamente. In pratica quindi, due atomi non avranno le sole informazioni di 1 e 0, ma molte di più.

Grazie a questa mole di informazioni virtualmente infinita, si potrebbe calcolare qualsiasi cosa in tempi brevissimi. In realtà è molto più lento di un pc digitale, ma facendo miliardi di calcoli in parallelo, risulta più veloce.

Purtroppo, come ho anche scritto nell'altro messaggio, il computer quantistico non si limita a calcolare tutti i risultati corretti, ma calcola anche un numero infimo di risultati sbagliati.

Il vero problema non è neanche questo, però. Il vero problema è quello della decoerenza.

I quanti sono molto suscettibili alle interferenze, e basta pochissimo per far decadere la funzione d'onda rendendo dunque il computer quantico un normale computer di logica binaria. Un raggio di sole, i campi elettromagnetici dei nostri strumenti elettronici, i campi elettromagnetici della Terra e del Sole, le onde radio, e tantissima altra roba può disturbare lo stato dei quanti.

Probabilmente ho scritto troppo e potevo limitarmi, ma volevo cercare dare un'idea più chiara, nei limiti della mia conoscenza e del post, di cosa stiamo parlando, specie a chi non ha mai letto nulla di fisica.

Da un punto di vista filosofico, la realizzazione di un computer quantistico funzionante, può far paura, e fa paura anche a me, date le implicazioni spaventose, ma forse ne parlo un'altra volta.

Infine, e poi concludo, per quanto riguarda la D-Wave System citata da Dita, i suoi prodotti non sono mai stati sottoposti a vere analisi scientifiche, e i suoi presunti passi avanti nel campo dei computer quantistici raccolgono scetticismo. Anche perché, se avessero risolto il problema della decoerenza, ci sarebbe stato qualche Nobel.

 

[Ospite DVonTeese]

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