Computer quantistico

Un computer quantistico (o quantico) è un dispositivo per il trattamento ed elaborazione delle informazioni che per eseguire le classiche operazioni sui dati utilizza i fenomeni tipici della meccanica quantistica, come la sovrapposizione degli effetti e l'entanglement.

Descrizione

In un computer classico, la quantità di dati viene misurata in bit, mentre in un computer quantico l'unità di misura è il qubit. Il principio che sta alla base del computer quantico, è che le proprietà quantistiche delle particelle possono essere utilizzate per rappresentare strutture di dati, e che il complesso meccanismo della meccanica quantistica può essere sfruttato per eseguire operazioni su tali dati.

La prima idea di computer quantico la espose Richard Feynman nel 1982 pensandolo sulla base della sovrapposizione di stati delle particelle elementari.

Anche Eric Drexler indipendentemente rifletté sulla costruzione di computer molecolari (Nel suo libro Engines of creation: Motori della creazione).

Schema del computer di Kane

Nel 1985 David Deutsch ne dimostrò la validità.

Nel 1994 Peter Shor dimostrò che così sarebbe stato possibile fattorizzare qualsiasi numero a grandi velocità.

Nel 1998 il fisico Bruce Kane propone la costruzione di un elaboratore quantistico su atomi di fosforo disposti su uno strato di silicio di 25 nanometri. Verrà chiamato computer quantistico di Kane.

Ultimamente si susseguono di continuo molte scoperte e innovazioni che possono aiutare nella costruzione di un computer quantistico. I campi di studio per arrivare ad applicazioni pratiche sono la nanotecnologia (nanoelettronica, optoelettronica e elettronica molecolare, nanochimica, fotonica, fisica delle particelle), la spintronica oltre che all'informatica, alla crittografia e alla logica quantistica.

Nei computer quantistici potrebbero essere utilizzati nanotubi di carbonio (utilizzabili come memorie o come elaboratori d'informazione), la correlazione quantistica (comunicazione), atomi artificiali, fotoni (comunicazione), materiali superconduttori e autoassemblanti, pozzi quantistici.

Storia

La prima idea sulla possibilità di costruire dei computer utilizzando il comportamento delle particelle elementari (specialmente la loro non-località o entanglement) era venuta a Murray Gell-Mann (premio Nobel per la fisica nel 1969). Egli nel 1982 aveva infatti intravisto come, sfruttando proprio quelle proprietà delle particelle elementari così contro-intuitive, si sarebbe potuto fare "di necessità virtù" e disporre di un formidabile nuovo elemento-base per un nuovo tipo di informatica.

Innovazioni

• 2001 - IBM all'Almaden Research Center un gruppo coordinato da Isaac Chuang crea un elaboratore quantistico a 7qubit (Composto da una sola molecola con 7 spin nucleari)
• 2005 - Fisici dell'University of Arizona sono riusciti a misurare direttamente le variazioni subite dalla lunghezza d'onda di un atomo a contatto con una superficie
• Febbraio 2005 - Correlazione quantistica fra atomi artificiali
• Nel dicembre del 2005 viene creato dagli scienziati dell'istituto di ottica quantistica e informatica quantistica dell'Università di Innsbruck in Austria il primo qubyte (8 qubit)
• I ricercatori dell'Università di Harvard e il Georgia Institute of Technology riescono a trasferire informazione quantistica tra memorie quantistiche, da atomi a fotoni e viceversa.
• Nel 2006 Peter Zoller, dell'Università di Innsbruck scopre un metodo per usare molecole polari criogeniche per rendere stabili le memorie quantistiche.
• Ricercatori giapponesi sviluppano un metodo per contare singoli elettroni.
• Il 13 febbraio 2007 D-Wave Systems mostra pubblicamente quello che ritiene il primo computer quantistico adiabatico a 16 qubit, chiamato Orion.
• Nell'aprile 2008 ricercatori dell'Università dello Utah con a capo Ajay Nahata dimostrano la possibilità di creare una porta logica quantica con una fibra ottica tramite raggi T.
• 2009 - Viene costruito il primo processore che sfrutta 2 qubit.
• L'11 maggio 2011 la D-Wave Systems annuncia il D-Wave One, basato su 128 qubit, che risulta essere il primo computer quantistico ad essere commercializzato.

Voci correlate

• Informatica quantistica
• Meccanica quantistica
• Nanotecnologia
• Fotonica
• Optoelettronica
• Informatica
• Qubit
• Correlazione quantistica
• Punto quantico
• Seth Lloyd
• Computer fotonico

Altri progetti

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