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<\/figure>\n\n\n\nQuesta teoria sull’uso dei bit funziona bene per la maggior parte delle cose e i nostri computer possono facilmente calcolare questi risultati in 1 e 0. Tuttavia, sappiamo che ci sono anche casi di incertezza che richiedono calcoli straordinariamente complessi, proprio come la natura e l’universo. I nostri computer non possono affrontare questa incertezza, anche i super computer hanno qualche problema con questi calcoli che impiegano molti anni per eseguire un calcolo complesso.
Nel 1927 un fisico tedesco Werner Heisenberg introdusse il principio di indeterminazione, che afferma che non si pu\u00f2 sapere tutto su una particella quantistica allo stesso tempo. Pi\u00f9 conosci la sua posizione, meno conosci il suo slancio. Questo divenne noto come meccanica quantistica.
Un computer quantistico utilizza i principi della meccanica quantistica prendendo gli 1 e gli 0 e aggiungendovi un’incertezza in modo che possa essere un 1 o uno 0 allo stesso tempo. Ad esempio, se lanci una moneta e esce testa questo potrebbe essere un 1, se lanci di nuovo la moneta potrebbe finire su croce e questo potrebbe essere uno 0. Quindi, ogni volta che lanci la moneta avrai un certo risultato. Cosa succede se gira continuamente la moneta? \u00c8 un 1 o uno 0? \u00c8 entrambe le cose. Questo stato di incertezza \u00e8 noto come super posizione nell’informatica quantistica ed \u00e8 lo stesso di far girare la moneta. Pi\u00f9 super posizioni hai in un computer quantistico, pi\u00f9 combinazioni e pi\u00f9 memoria puoi avere.<\/p>\n\n\n\n
Come funzionano i computer quantistici?<\/h2>\n\n\n\n
Invece di usare bit come normali computer, i computer quantistici usano qualcosa chiamato qubit. I Qubit sono realizzati con materiali super conduttivi e sono un dispositivo fisico. I Qubit sono controllati utilizzando impulsi a microonde che sono stati specificati con una particolare frequenza e durata per mettere il qubit in una posizione super o far cambiare lo stato in un modo o nell’altro. Poich\u00e9 ogni qubit rappresenta due stati contemporaneamente, il numero totale di stati raddoppia con ogni qubit aggiunto. Un qubit \u00e8 due numeri, due \u00e8 quattro numeri, tre \u00e8 otto e cos\u00ec via. Inizia basso ma diventa enorme velocemente. Interferenza<\/strong> – Utilizzando una propriet\u00e0 quantistica come l’interferenza \u00e8 possibile controllare gli stati quantistici amplificando i segnali che sono pi\u00f9 verso la risposta corretta e annullare i tipi di segnali che sono inclini alla risposta errata. Funziona notevolmente come il funzionamento delle cuffie con cancellazione del rumore che legge le lunghezze d’onda ambientali e quindi crea l’onda opposta per annullarla creando interferenze. Come sappiamo, puoi interferire costruttive e decostruttive. L’interferenza costruttiva amplifica la lunghezza d’onda, quindi il segnale diventa pi\u00f9 grande e se hai un’interferenza decostruttiva l’ampiezza si indebolisce. Funziona allo stesso modo nel calcolo quantistico, consentendo di controllare gli stati. L’informatica quantistica \u00e8 ancora agli inizi, ma sono in corso molte grandi ricerche per ampliare ulteriormente le sue capacit\u00e0. Uno dei pi\u00f9 grandi miti che ruotano attorno al calcolo quantistico \u00e8 semplicemente l’aggiunta di pi\u00f9 qubit per aumentare la sua capacit\u00e0. Sebbene ci\u00f2 sia vero, \u00e8 anche una delle maggiori sfide nell’informatica quantistica in quanto non \u00e8 solo cos\u00ec semplice. I computer quantistici sono macchine straordinariamente complesse con le sue microonde ad alta precisione e le temperature sotto lo zero, sono estremamente sensibili a qualsiasi rumore elettrico o effetto ambientale. Quando aggiungi un altro qubit stai effettivamente moltiplicando i problemi.<\/p>\n\n\n\n Un’altra sfida che alcune persone trovano difficile da afferrare \u00e8 che puoi conservare le informazioni quantistiche solo per cos\u00ec tanto tempo. Ci sono solo cos\u00ec tanti calcoli che possono essere eseguiti prima di iniziare a perdere quelle informazioni.<\/p>\n\n\n\n Cosa deve succedere adesso? Gli attuali leader del settore devono iniziare a costruire livelli astratti per rendere pi\u00f9 facile per i programmatori e gli scienziati entrare e iniziare ad apprendere, fare ricerche e trovare nuove aree di applicazioni per il calcolo quantistico. Ci\u00f2 richieder\u00e0 anche lo sviluppo di nuovi algoritmi quantistici su cui stanno lavorando i partner di ricerca. La progressione andr\u00e0 anche di pari passo con la crescita esponenziale dell’hardware e dei processori quantistici, aggiungendo pi\u00f9 qubit.<\/p>\n\n\n\n Il quantum computing ha il potenziale per accelerare rapidamente l’intelligenza artificiale e l’Industria 4.0. Google li sta gi\u00e0 utilizzando per migliorare le auto a guida autonoma e per modellare reazioni chimiche complesse.<\/p>\n\n\n\n Ecco un elenco completo delle applicazioni di calcolo quantistico pi\u00f9 popolari:<\/p>\n\n\n\n La maggior parte delle grandi scoperte accadute finora sono arrivate da ambienti controllati, in cui utilizzano problemi di cui gi\u00e0 conoscono le risposte, per raggiungere la supremazia quantistica. Google ha recentemente affermato di aver gi\u00e0 raggiunto la supremazia quantistica, che \u00e8 dove un computer quantistico supera le prestazioni di un computer tradizionale. Google afferma che il suo processore a 54 qubit \u00e8 stato in grado di eseguire un calcolo in 200 secondi che normalmente avrebbe richiesto un computer tradizionale 10.000 anni. Questa affermazione \u00e8 stata anche pesantemente criticata da IBM, che afferma che il calcolo avrebbe richiesto solo 2,5 giorni.<\/p>\n\n\n\n
I Qubit sono piccoli, fino al livello molecolare. Pertanto, i qubit sono costituiti principalmente da elettroni a causa delle propriet\u00e0 della meccanica quantistica, in particolare della loro propriet\u00e0 del campo magnetico. Questo \u00e8 il motivo per cui fungono da elemento costitutivo fondamentale in un computer quantistico. Affinch\u00e9 un elettrone possa essere utilizzato come qubit, deve esserci un modo affidabile per determinare la sua posizione e cambiarne la direzione. Qubit utilizza un concetto noto come punto quantico, che \u00e8 un volume sferico tipicamente con un diametro di un decimo di millesimo di millimetro. All’interno di questo punto quantico, che \u00e8 costituito da due materiali semiconduttori come il silicio e il germanio raffreddati a temperature eccezionalmente basse, c’\u00e8 un elettrone libero. In questo formato, la rotazione elettronica pu\u00f2 essere commutata elettronicamente.
Super posizione<\/strong> – Come abbiamo gi\u00e0 spiegato, la super posizione \u00e8 l’incertezza dello stato di un qubit in cui pu\u00f2 essere acceso e spento allo stesso tempo o da qualche parte su uno spettro tra i due. Un buon esempio di come funziona \u00e8 che se chiedi a un normale computer di entrare in un labirinto e trovare l’uscita, prover\u00e0 ogni singolo percorso, escludendoli tutti usando tentativi ed errori finch\u00e9 non trover\u00e0 la sua via d’uscita dal labirinto. Questo processo pu\u00f2 richiedere molto tempo e occupare pi\u00f9 memoria per memorizzare ogni percorso non riuscito. Chiedi a un computer quantistico di trovare la sua via d’uscita da un labirinto e percorrer\u00e0 ogni singolo percorso all’interno del labirinto allo stesso tempo. Pu\u00f2 avere quell’incertezza. Combinato con entanglement e interferenza che sono gli altri due elementi di un calcolo quantistico e pu\u00f2 trovare l’uscita nel labirinto in un istante.
Entanglement<\/strong> – Qubits pu\u00f2 anche fare qualcosa chiamato entanglement. Tornando all’analogia del lancio della moneta, se lanci due monete il risultato del lancio di una moneta non ha alcuna influenza sull’altra, sono completamente indipendenti l’una dall’altra. Nell’entanglement, due particelle sono collegate insieme anche se sono fisicamente scollegate l’una dall’altra. Questo intrappolamento significa che se lanci entrambe le monete contemporaneamente, anche il risultato \u00e8 lo stesso. Si comportano in modi che diventano una sorta di sistema. L’entanglement viene utilizzato per ridurre il numero di errori in un sistema mentre viene eseguito in modo pi\u00f9 efficiente, ottenendo calcoli molto pi\u00f9 rapidamente.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/knowhowprod.wpengine.com\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Quantum-img-2-1024x341.jpg\")
La combinazione di tutti e tre questi elementi \u00e8 ci\u00f2 che fa funzionare un computer quantistico, per eseguire calcoli complessi e velocit\u00e0 estremamente elevate.<\/p>\n\n\n\nQuali sono le sfide nell’informatica quantistica?<\/h2>\n\n\n\n
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Quali sono i prossimi passi?<\/h2>\n\n\n\n
Chi utilizza questa tecnologia?<\/h2>\n\n\n\n
Daimler AG<\/strong> – Nel 2018, la casa automobilistica tedesca Daimler AG ha annunciato due partnership con Google e IBM. I veicoli elettrici si basano fondamentalmente sulla chimica delle celle della batteria. Il calcolo quantistico aggiunge speranza per aree come la simulazione cellulare e l’invecchiamento delle celle della batteria. Batterie migliorate per veicoli elettrici potrebbero contribuire ad aumentare l’adozione di tali veicoli.
Daimler sta anche studiando come il calcolo quantistico potrebbe potenzialmente accelerare l’IA, nonch\u00e9 gestire il futuro di un veicolo autonomo e accelerare la sua rete logistica. Segue le orme della Volkswagen. Nel 2017, VW ha annunciato una partnership con Google incentrata su iniziative simili. Ha anche collaborato con D-Wave Systems, nel 2018.
Gruppo Volkswagen<\/strong> – D-Wave e VW hanno gi\u00e0 eseguito programmi pilota su una serie di sfide di ottimizzazione relative al traffico e ai viaggi, tra cui la razionalizzazione dei flussi di traffico a Pechino, Barcellona e, proprio questo mese, Lisbona. Per quest’ultimo, una flotta di autobus ha viaggiato lungo percorsi distinti che sono stati adattati alle condizioni del traffico in tempo reale attraverso un algoritmo quantistico, che VW continua a modificare dopo ogni corsa di prova. Secondo il CEO di D-Wave Vern Brownell, il progetto pilota dell’azienda “ci avvicina pi\u00f9 che mai alla realizzazione di un vero e pratico calcolo quantistico”.
JP Morgan Chase<\/strong> – Non sorprende che una delle pi\u00f9 grandi societ\u00e0 finanziarie sia interessata al quantum computing. Dopo tutto il mercato finanziario \u00e8 un’incertezza sotto alcuni aspetti. JP Morgan \u00e8 uno dei partner della rete quantistica di Microsoft che include universit\u00e0 di ricerca, societ\u00e0 tecnologiche e societ\u00e0 affiliate. L’informatica quantistica e la modellazione finanziaria sono una combinazione perfetta, con molte somiglianze strutturali. Ora \u00e8 stata condotta una ricerca sul modello Monte Carlo, che misura la probabilit\u00e0 di vari risultati e valuta i loro rischi.<\/p>\n\n\n\nQuali sono le cose pi\u00f9 innovative che accadono nell’informatica quantistica?<\/h2>\n\n\n\n