Per definire completamente il calcolo quantistico, è necessario definire prima di tutto alcuni termini essenziali.
Che cos’è un quantum?
Il termine quantistico in “calcolo quantistico” fa riferimento alla meccanica quantistica usata dal sistema per calcolare gli output. In fisica il quantum è l’unità discreta più piccola possibile di qualsiasi proprietà fisica. Fa in genere riferimento alle proprietà delle particelle atomiche o subatomiche, ad esempio elettroni, neutrini e fotoni.
Informazioni sul qubit
Un qubit è un’unità di base delle informazioni nel calcolo quantistico. I qubit svolgono nel calcolo quantistico un ruolo simile a quello dei bit nel calcolo classico, ma si comportano in modo molto diverso. I bit classici sono binari e possono avere solo una posizione 0 o 1, ma i qubit possono mantenere una sovrapposizione di tutti gli stati possibili. Nella sovrapposizione le particelle quantistiche sono una combinazione di tutti gli stati possibili. Fluttuano fino a quando non vengono osservate e misurate. L’interferenza quantistica è il comportamento intrinseco di un qubit, dovuto alla sovrapposizione, per influenzare la probabilità del qubit di collassare in un modo o in un altro. I computer quantistici sono stati progettati e creati per ridurre il più possibile l’interferenza e assicurare i risultati più accurati.
Cos’è il calcolo quantistico?
I computer quantistici sfruttano il comportamento esclusivo della fisica quantistica, ad esempio la sovrapposizione, l’entanglement e l’interferenza quantistica, e lo applicano al calcolo. Questo approccio introduce nuovi concetti nei metodi di programmazione tradizionali. L’entanglement è la possibilità delle particelle quantistiche di correlare tra loro i risultati della misurazione. In caso di entanglement, i qubit formano un singolo sistema e si influenzano reciprocamente
(Source Azure Microsoft)
Il Futuro del Calcolo Quantistico è più Vicino che Mai!L’investitore Peter Barrett ha suscitato un notevole dibattito riguardo ai rapidi progressi nel calcolo quantistico, 
suggerendo scoperte che potrebbero sfidare credenze consolidate sulla sua tempistica.
Le implicazioni del calcolo quantistico vanno ben oltre la semplice computazione. Barrett spiega come questi progressi potrebbero consentire agli scienziati di passare da metodi tradizionali di tentativi ed errori a un approccio più sistematico nelle scienze dei materiali e nella farmaceutica. Questo cambiamento potrebbe rivelare innovazioni rivoluzionarie che rimangono elusive con i metodi classici.
Mentre l’industria si prepara a questa evoluzione, l’attrattiva dei materiali quantistici e la loro capacità trasformazionale di ridefinire la nostra comprensione dell’energia, della medicina e della produzione si fa sempre più pressante.
La rivoluzione quantistica potrebbe quindi arrivare prima di quanto ci aspettassimo!
Il calcolo quantistico potrebbe ridefinire le dinamiche competitive a livello globale, concedendo ai paesi con capacità avanzate un vantaggio senza precedenti in settori come la pharmaceutical, l’energia e la crittografia.
Questo cambiamento potrebbe portare a una maggiore accettazione di algoritmi e simulazioni complessi che plasmano le industrie e la vita personale, proprio come Internet ha rivoluzionato la comunicazione alla fine del XX secolo. Man mano che queste tecnologie permeano la società, le considerazioni etiche relative al loro uso—particolarmente in medicina e sorveglianza—richiederanno un continuo dibattito pubblico e quadri normativi.
Guardando al futuro, la corsa alla supremazia quantistica potrebbe catalizzare ulteriori innovazioni, stimolando sviluppi in settori adiacenti come l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico.
Il calcolo quantistico è emerso come una tecnologia centrale che promette di rivoluzionare vari settori, dall’intelligenza artificiale alla scoperta di farmaci.
Le caratteristiche chiave includono:
– Supremazia Quantistica: Raggiungere risultati computazionali significativi che superano le capacità tradizionali.
– Versatilità nelle Applicazioni: Dall’ottimizzazione di sistemi complessi nella logistica alla scoperta di nuovi materiali e farmaci, il calcolo quantistico offre una vasta gamma di casi d’uso.
# Casi d’Uso
1. Scoperta di Farmaci: Accelerare l’identificazione e lo sviluppo di nuovi farmaci.
2. Sistemi Energetici: Ottimizzare le reti energetiche e promuovere tecnologie di energia rinnovabile.
3. Intelligenza Artificiale: Potenziare algoritmi di apprendimento automatico e capacità di elaborazione dei dati.
# Vantaggi:
– Velocità: Capacità di eseguire calcoli complessi rapidamente.
– Risoluzione di Problemi: Offre soluzioni a problemi considerati irrisolvibili con approcci di calcolo classico.
– Applicazioni Interdisciplinari: Impatto trasversale su scienza, finanza, logistica e assistenza sanitaria.
# Svantaggi:
– Esigenze Infrastrutturali: Le esigenze di sistemi avanzati ed esperienza possono rappresentare un ostacolo per l’adozione diffusa.
– Costo: L’investimento necessario per lo sviluppo della tecnologia quantistica può essere sostanziale. l’informatica quantistica è molto costosa: Un singolo qubit potrebbe costare fino a 10.000 dollari
– Complessità: L’operazione di sistemi quantistici rimane una sfida a causa della loro intrinseca complessità.
Nonostante le prospettive entusiasmanti, la realizzazione del potenziale del calcolo quantistico è condizionata dall’overcoming di diverse sfide:
– Gestione dei Qubit: Gestire e mantenere efficacemente i qubit è cruciale per una computazione affidabile.
– Scalabilità: Con l’aumentare della grandezza dei sistemi, garantire un’operazione stabile e minimizzare i tassi di errore è essenziale.
– Competenza Tecnica: La carenza di professionisti con le competenze necessarie per sviluppare e mantenere sistemi quantistici può ostacolare i progressi.
(Source Yanoticias)
Note:
Un computer quantistico è costituito da tre parti principali:
- Un’area che include i qubit
- Un metodo per il trasferimento di segnali ai qubit
- Un computer classico per l’esecuzione di un programma e l’invio di istruzioni
Per alcuni metodi di archiviazione dei qubit, l’unità che ospita i qubit viene mantenuta a una temperatura appena sopra zero assoluto per massimizzare la coerenza e ridurre l’interferenza. Altri tipi di alloggiamento dei qubit usano una camera sottovuoto per ridurre al minimo le vibrazioni e stabilizzare i qubit.
I segnali possono essere inviati ai qubit usando diversi metodi, tra cui microonde, laser e tensione.
Al momento l’azienda che vanta il computer quantistico più potente al mondo è la startup Atom Computing che ha realizzato un hardware con una capacità di elaborazione di ben 1180 qubit.
Il computer quantistico permette di capire cosa finora ignote, a simulare cose finora impossibili, risolvendo problemi ancora irrisolti. Per esempio, permette la simulazione delle proteine senza approssimazioni, lo sviluppo di drugs in maniera più accurata, design di nuovi materiali, accelerare il processo di decision making
- Processore quantistico: è il “cervello” del computer quantistico, che dirige tutte le operazioni.
- Qubit fisici: Sono componenti reali e tangibili che possono passare da una posizione all’altra (0 e 1) contemporaneamente, grazie a un raffreddamento estremo e a un controllo preciso. Sono come gli ingranaggi di un motore che possono trovarsi in più posizioni contemporaneamente.
Questi qubit fisici sono mantenuti in una condizione specifica chiamata stato quantico, che consente ai computer quantistici di eseguire molti compiti contemporaneamente, riflettendo la complessità e il potenziale dell’informatica quantistica.
