Cos'è il quantum computing e dove può portarci?

computazione quantistica

Negli ultimi mesi si è parlato molto computazione quantistica, una nuova tecnologia che molti esperti non esitano a classificare come il futuro dei computer, nonostante si possa dire senza paura di sbagliare che è ancora agli inizi, cioè dobbiamo dedicare ancora molto tempo alla ricerca e sviluppo, alla produzione di nuovi prototipi e ai test di laboratorio fino a quando non possiamo veramente utilizzarli in altri tipi di ambienti.

Nonostante questo, anche se c'è ancora molto lavoro da fare, la verità è che ci sono molte aziende tecnologiche di prim'ordine che stanno cercando di scoprire il modo migliore per iniziare approfittane a tutto ciò che sappiamo sull'informatica quantistica oggi. Come dettaglio, vi dico che tra le grandi aziende che lavorano in questo campo troviamo IBM, Microsoft o Google, quest'ultima e nonostante quanto sia complicato conoscere le attuali prestazioni di questa tecnologia, ha annunciato solo pochi mesi fa la sua ultima prototipo, soprannominato D-Wave 2X, era un 100 volte più veloce di un computer convenzionale.

Cos'è il quantum computing?

Il quantum computing è una nuova tecnologia che, come abbiamo detto, è chiamata futuro dell'informatica. La prima cosa che colpisce particolarmente è che, mentre attualmente si lavora con i cosiddetti bit, un'unità minima di informazione che può avere solo due valori (zero o uno) in questa nuova e complicata tecnologia, lavoriamo su il cosidetto qubit dove non solo può esserci uno zero o uno, ma è anche possibile che ci sia una sovrapposizione o una combinazione di entrambi.

Per spiegarlo un po 'meglio, dobbiamo attingere alla fisica e in particolare, come spiegano alcuni esperti, al principio di conservazione dell'energia, che sicuramente suonerà come te e questo spiega che l'energia di un sistema isolato è sempre conservata. Ciò che questo principio ci dice, a titolo di esempio, è che se fossimo in grado di ideare un sistema in cui potessimo mettere solo un bicchiere, non c'è attrito e ruota a circa 5 giri al secondo, perché non c'è influenza esterna, ruoterebbe sempre alla stessa velocità.

Chip D-Wave

Continuando con l'esempio, immagina che in un dato momento il nostro bicchiere sia diviso in due. Non c'è ancora alcuna influenza esterna, quindi questa velocità di rotazione dovrebbe essere mantenuta. In questo modo, se uno dei due bicchieri continua a ruotare a 5 giri al secondo, l'altro non può ruotare poiché i giri sarebbero apparsi dal nulla, cosa che la fisica dice non può accadere. Fondamentalmente questo principio ci dice che se conosciamo la velocità di rotazione di uno degli occhiali, saprai automaticamente qual è l'altro poiché è intrecciato.

Anche se forse l'esempio non è molto buono, spero che tu l'abbia capito, ci aiuta a sapere che, nonostante il fatto che gli stati di un qubit possano essere diversi, la verità è che conoscere lo stato di uno ci aiuta a conoscere esattamente lo stato di un altro, per quanto lontano possa essere.

Ora, questo può diventare un po 'più complicato poiché, nell'esempio che abbiamo dato, sappiamo che uno dei vasi in questione ha una velocità e una direzione di rotazione specifiche, qualcosa che nel mondo quantistico non è più proprio così. due unità in questo mondo possono avere diverse velocità e direzioni di rotazione sovrapposte, ciò che accade è che, al momento della misurazione della velocità, fissiamo la direzione.

La fisica quantistica può ancora diventare molto più complicata con sovrapposizione di stati, ma la verità è che il mio livello di fisica è un po 'limitato, anche se penso che, nonostante il fatto che se sei un fisico puoi trovare qualche imprecisione, penso che il concetto sia stato chiaro per continuare con il calcolo quantistico.

Dopo aver affrontato per un momento la teoria fisica, è tempo di continuare con il calcolo quantistico e con i qubit capire perché questa tecnologia può essere così potente. Immagina di avere un qubit, come abbiamo accennato prima, il solo fatto, ad esempio, di girare di un quarto di giro provocherebbe la modifica della sua rotazione verticale e orizzontale, il che ci dà come risultato che, con un'operazione di input , otteniamo due risultati.

Se complichiamo un po 'di più il problema aggiungendo un nuovo qubit all'equazione, abbiamo che ognuno ha diversi stati, la sua oscillazione verticale e orizzontale e l'oscillazione verticale e orizzontale dell'altro qubit, ora, ruotando uno di essi un quarto di giro Vengono modificati quattro parametri, il che significa che, con un'azione di input, possono essere eseguite quattro operazioni.

Aggiungendo nuovi qubit all'operazione, può crescere in modo esponenziale in termini di operazioni che vengono eseguite con una sola azione di ingresso. Immagina di ottenere un sistema in cui abbiamo n qubit dove n è il numero scelto a caso, come abbiamo commentato prima, un qubit memorizza le informazioni sulla sua oscillazione verticale e orizzontale così come quella di tutti i qubit del sistema, quindi con una trasformazione a cui potremmo arrivare eseguire 2 operazioni di sollevamento e.

Tralasciando un po 'tutta questa teoria e mettendo in pratica tutto ciò, immagina di riuscire a creare una chiave WPA2-PSK per il tuo segnale WiFi, questa chiave è stata generata in modo completamente casuale senza parole reali e nessun programma al mondo in grado di eseguire gli attacchi del dizionario possono saperlo. Apparentemente e secondo gli esperti, utilizzando una password di 10 caratteri, un computer convenzionale potrebbe richiedere anni di attacchi di forza bruta. Se questo computer, invece di essere un'apparecchiatura convenzionale, utilizza il calcolo quantistico, ci vorrebbero diversi secondi nel trovare la soluzione.

Dove ci sta portando il quantum computing?

La verità è che al momento nessuno sa cosa dovremmo aspettarci da una tecnologia così nuova, anche così, forse il modo migliore per capire dove siamo oggi è cercare di parlare di tutte le novità che hanno le grandi aziende tecnologiche presentato nei mesi scorsi team di ricercatori che lavorano instancabilmente allo sviluppo e all'evoluzione del quantum computing sia a livello hardware che software.

Secondo gli ultimi lavori su cui Google ha commentato una sorta di novità, in questo campo scopriamo che sperano letteralmente di diventare l'azienda con la maggiore capacità in termini di calcolo quantistico a breve termine. È così che sperano di raggiungere questo primo passo quest'anno 2017 grazie all'evoluzione del loro impressionante D-Wave, che ha appena ricevuto un nuovo chip a sei qubit.

patata fritta

Se continuiamo con le ultime pubblicate dai ragazzi di Google, scopriamo che questo è solo un primo passo poiché, a quanto pare, sono riusciti a sviluppare una nuova metodologia di produzione che glielo consentisse, o almeno John Martinis si è espresso in questo modo. , capo del gruppo di ricerca di Google sull'informatica quantistica, per evolversi molto più velocemente. Ciò consente loro di lavorare oggi su nuovi progetti di chip di tra 30 e 50 qubit.

D'altra parte, Google non dimentica che non importa quanta potenza hardware puoi ottenere, hai bisogno di un file Software che può essere all'altezza del compito e, vista la specializzazione di questo tipo di sistemi, al momento non sappiamo con certezza come sviluppare un linguaggio in grado di sfruttare tutte le peculiarità di questa tecnologia sebbene, a poco a poco, Inoltre si stanno realizzando nuovi passi in questo campo che possono avere ricadute particolari e utilizzati in temi come la sicurezza, la crittografia o l'intelligenza artificiale.

Lasciando da parte Google dobbiamo continuare a parlarne IBM, un'azienda che forse di solito non va in battaglia con i suoi progressi e che può sembrare un po '"a modo suo" ma che sta facendo progressi davvero notevoli grazie, ad esempio, all'idea di ottenere tutti i tipi di sviluppatori coinvolti. La sua è proprio l'idea di creare a sito dove ogni utente può mettere alla prova il proprio chip a cinque qubit.

Per quanto riguarda Microsoft, pochi mesi fa avevamo la notizia che stavano ancora lavorando al loro peculiare modo di intendere l'informatica quantistica, scommettendo su un percorso completamente diverso da quello intrapreso dai rivali in questa razza peculiare come Google o IBM. L'idea principale era lavorare con calcolo quantistico scalabile. Per sviluppare questa idea, l'azienda aveva assunto diversi rinomati ricercatori per sviluppare il cosiddetto qubit topologici, un sistema che si basa sull'entanglement di particelle chiamate anyones che secondo la fisica esistono solo in due dimensioni.

Vorrei finalmente porre fine alla visione che hanno Intel, dove scommettono direttamente sull'utilizzo di transistor al silicio anche per questa nuova tecnologia o per l'interessante progetto che è stato sviluppato e portato avanti congiuntamente dal Università di Bristol e NTT Company Da cui sono riusciti a sviluppare un chip fotonico che potrebbe essere la base per il multitasking nell'informatica quantistica. In dettaglio, vi dico che secondo i responsabili, grazie all'utilizzo di questo nuovo chip, lavori che fino ad ora richiedevano un anno intero possono essere svolti in poche ore, cosa che indica il grado di complessità dello stesso e soprattutto il suo incredibile potere.

Nonostante si stia ancora lavorando sulla miniaturizzazione, l'ottimizzazione dei processi e altri aspetti per raggiungere, anno dopo anno, la possibilità di evolversi e offrire computer sempre più potenti, la verità è che il futuro è portare questa tecnologia in tutte le case. Resta da vedere se Google riuscirà davvero a sviluppare un chip da 50 qubit entro la fine di quest'anno, anche se dobbiamo riconoscere che questa classe di aziende è esperti nel rendere domani ciò che pensiamo sia impossibile oggi.


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