I computer quantistici utilizzano i qubit, che possono rappresentare più stati contemporaneamente grazie al principio di sovrapposizione, permettendo così una potenza di calcolo significativamente superiore rispetto ai computer tradizionali. Le applicazioni dei computer quantistici includono la crittografia, le previsioni metereologiche e la scoperta di nuovi materiali, il che potrebbe rivoluzionare vari settori. Esperimenti come quello condotto da Google dimostrano il potenziale della computazione quantistica, anche se ci sono ancora sfide da affrontare prima che possano diventare di uso comune.

1. I QUBIT
L’INFORMATICA QUANTISTICA
PRESENTAZIONE DI SABRINA ROSSI
CLASSE 5D A.S. 2019/2020
06/11/2019

2. COSA SONO I COMPUTER QUANTISTICI?
➔ Come tutti sanno, l’unità minima di informazione di un
processore convenzionale è il bit, un’entità binaria che può
assumere i valori zero e uno a seconda del passaggio o
meno di corrente.
I processori quantistici usano i qubit, in genere particelle
subatomiche come fotoni o elettroni che invece possono
immagazzinare molte più informazioni.Quindi nei processori
quantistici, ogni singolo elettrone trasporta un’informazione, il
che amplifica enormemente la potenza di calcolo.
Un computer quantistico sfrutta alcune tra le proprietà più bizzarre e
controintuitive della meccanica quantistica per ottenere una potenza di calcolo di
gran lunga superiore rispetto a quella di un computer classico.

3. COME FUNZIONANO?
➔ Il principio di sovrapposizione consente di superare il
dualismo acceso/spento e di veicolare molta più
informazione: una particella quantistica può rappresentare
contemporaneamente più stati. Il qubit, insomma,
permette di parallelizzare i calcoli, cioè di svolgere molte,
moltissime operazioni contemporaneamente.
Invece di usare semplicemente le regole della logica, questi qubit interagiscono tramite
la strana matematica della meccanica quantistica. Prendono su zero o uno e producono
lunghe stringhe di codice binario proprio come fanno i computer classici, ma durante il
calcolo possono assumere stati tra zero e uno, che determinano la probabilità che si
ottenga zero o uno sulla misurazione finale.
➔ Le leggi della meccanica quantistica postulano che ogni particella sia soggetta
al cosiddetto principio di sovrapposizione, ossia si possa trovare
contemporaneamente, con probabilità diverse, in più stati differenti.

4. COME FUNZIONANO?
Il chip si trova in un involucro sul fondo di una struttura a
forma di torta nuziale rovesciata, tenuta in una camera a
vuoto. L'ambiente è progressivamente più freddo con ogni
livello fino a raggiungere la temperatura operativa di 15
milliKelvin. Un pasticcio di fili invia piccoli impulsi a
microonde al qubit, inducendolo ad assumere stati eccitati
che vengono misurati da un altro minuscolo componente
attaccato al segno più.
Ogni qubit è costituito da un piccolo plus sign-shaped loop filo
superconduttore. Non solo la corrente viaggia senza resistenza attraverso
questi sistemi, ma è quasi come se l'intera unità si comporti come un singolo
elettrone. Ogni segno più tocca altri quattro segni più a forma di reticolo.

5. QUALI SONO LE APPLICAZIONI?
Per alcune applicazioni il computer quantistico sarà esponenzialmente più veloce
di quello a transistor come ad esempio la crittografia (cybersecurity), le previsioni
metereologiche, la realizzazione di nuovi materiali. Le prime applicazioni però
saranno proprio nella scoperta e nella realizzazione di nuovi materiali.
Nei settori come la scienza dei materiali, o l’industria farmaceutica, o la fisica
delle particelle un processore quantistico potrebbe davvero cambiare
completamente le regole del gioco, rendendo possibili avanzamenti tecnologici di
vastissima portata e difficili da prevedere a priori.

6. ESPERIMENTO DI GOOGLE
Gli scienziati di Google hanno progettato per la prima volta l'esperimento di
supremazia quantistica nel 2016.
La premessa? Creare un circuito casuale con queste porte quantistiche;
ridimensionare lo stesso circuito da migliaia a milioni di volte creando un effetto
chiamato interferenza quantistica.
Google ha a disposizione Sycamore, un computer a 54 qubit (uno dei quali sembra
non funzionare come dovrebbe, e pertanto ne vengono utilizzati 53), e un altro
sistema a 72 qubit, che al momento si è rivelato però troppo difficile da controllare.
Tutto perché i sistemi quantistici sono estremamente delicati, e particolarmente
suscettibili anche a impercettibili interferenze esterne,

7. LE NOVITA’
Ibm ha annunciato che a ottobre prossimo consentirà a ingegneri, fisici e
informatici di accedere da remoto a un computer quantistico a 53 qubit, il
più potente mai costruito dall’azienda e il maggiore mai messo a
disposizione per uso esterno.
La notizia è arrivata a coronamento di sforzi che vanno avanti da anni: nel
2017 gli scienziati di Ibm erano riusciti a simulare con successo un computer
quantistico a 56 qubit all’interno di un processore tradizionale con 4.5
terabyte di memoria.

8. PROBLEMI
Possiamo destinarli ad un utilizzo domestico? Purtroppo ad oggi ci sono diversi
problemi che ci bloccano per fare ciò:
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9. ➔ www.wired.it
➔ www.focus.it
➔ www.gizmondo.com
➔ www.engadget.com
➔ https://itif.org
➔ https://empresa-journal.com
➔ http://whatculture.com
SITI UTILIZZATI:
SABRINA ROSSI
LICEO SCIENTIFICO C. D’ASCANIO CLASSE 5D