Una volta si pensava che i computer fossero tecnologie disponibili solo per scienziati e professionisti qualificati. Ma c'è stato un cambiamento epocale nella storia dell'informatica nella seconda metà degli anni '70. Non solo le auto sono diventate molto più piccole e più potenti. Sono diventati disponibili per tutti per l'uso nella propria casa.
Informazioni sull'informatica quantistica
L'informatica quantistica è agli inizi oggi. Includono alcuni dei concetti più estenuanti della fisica del XX secolo. Negli Stati Uniti, Google, IBM e la NASA stanno sperimentando e costruendo i primi computer quantistici. Anche la Cina sta investendo attivamente in queste tecnologie.
Credi che ci sarà un simile spostamento verso l'informatica quantistica quando gli appassionati potranno giocare con i computer quantistici dalle loro case? Questo accadrà molto prima di quanto la maggior parte delle persone pensi.
Ascesa dei personal computer
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I primi computer furono creati negli anni '50. Erano grandi, spesso inaffidabili e non particolarmente potenti per gli standard odierni. Sono stati progettati per affrontare sfide globali come lo sviluppo della prima bomba all'idrogeno.
Nel 1964, John Kemeny e Thomas Kurtz scrissero il linguaggio BASIC. Il loro obiettivo era creare un linguaggio di programmazione semplice che fosse facile da imparare e che permettesse a chiunque di usarlo. Di conseguenza, la programmazione ha cessato di essere esclusivamente per scienziati altamente qualificati. Chiunque potrebbe impararlo se lo volesse.
Questo cambiamento nell'informatica continuò quando apparvero i primi computer domestici alla fine degli anni '70. Gli hobbisti potevano ora acquistare il proprio computer e programmarlo a casa. Genitori e figli potrebbero studiare insieme. Questi primi computer non erano molto potenti e si potevano fare un numero limitato di cose con loro, ma erano estremamente entusiasti.
Quando le persone giocavano con le loro auto, si rendevano conto che avevano bisogno di più funzionalità e più potenza. I fondatori di Microsoft e Apple si sono resi conto che il computer di casa aveva un enorme futuro.
Quasi ogni americano ora ha un laptop, un tablet o uno smartphone, o tutti e tre. Trascorrono molto tempo sui social media, sull'e-commerce e sulla ricerca in Internet.
Nessuna di queste attività esisteva negli anni '50. Nessuno in quel momento poteva pensare a una cosa del genere. È stata la disponibilità di un nuovo strumento, il computer, che ha portato al loro sviluppo.
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I calcoli classici, come il computer di casa tua, sono basati su calcoli umani. La macchina suddivide tutti i calcoli nelle loro parti di base: le cifre binarie 0 e 1. Oggigiorno i nostri computer usano bit da cifre binarie, perché sono facili da implementare con interruttori che sono o disattivati.
Il calcolo quantistico si basa su come calcola l'universo. Contiene tutti i calcoli classici, ma include anche diversi nuovi concetti che derivano dalla fisica quantistica.
Invece di bit, il calcolo quantistico ha qubit. Tuttavia, il risultato dell'informatica quantistica è esattamente lo stesso dell'informatica classica: il numero di bit.
La differenza è che durante questo processo, il computer può manipolare i qubit utilizzando i bit. Può mettere i qubit in una sovrapposizione di stati e intrecciarli.
Cosa significa questo?
Sia la sovrapposizione che l'entanglement sono concetti di meccanica quantistica che la maggior parte delle persone non conosce. Sovrapposizione significa approssimativamente che un qubit può essere una combinazione di 0 o 1. Entanglement significa correlazione tra qubit. Quando viene misurato uno di una coppia di qubit entangled, mostra immediatamente il valore che otterrai misurando il suo partner. Questo è ciò che Einstein chiamava "azione spettrale a distanza".
La matematica richiesta per descrivere completamente la meccanica quantistica è scoraggiante e questo background è necessario per progettare e costruire un computer quantistico. Ma la matematica necessaria per comprendere l'informatica quantistica e iniziare a progettare circuiti quantistici è molto più semplice: l'algebra delle scuole superiori è essenzialmente l'unico requisito.
Informatica quantistica e te
I computer quantistici sono appena agli inizi. Sono macchine di grandi dimensioni inaffidabili e non ancora molto potenti.
Per cosa verranno utilizzati? L'informatica quantistica ha importanti applicazioni nella crittografia. Nel 1994, il matematico del MIT Peter Shore ha dimostrato che se i computer quantistici fossero costruiti, potrebbero rompere i moderni metodi di crittografia su Internet. Ciò ha stimolato la creazione di nuovi modi per crittografare i dati in grado di resistere agli attacchi quantistici, inaugurando l'era della crittografia post-quantistica.
Sembra anche che l'informatica quantistica abbia probabilmente un grande impatto sulla chimica. Ci sono alcune reazioni difficili da simulare per i computer classici. I chimici sperano che i computer quantistici saranno efficaci nel simulare questi fenomeni.
Ma non pensiamo abbia senso speculare su cosa farà la maggior parte delle persone con i computer quantistici tra 50 anni. Quando l'informatica quantistica diventerà qualcosa che tutti potranno usare a casa propria?
La risposta è che questo è già possibile. Nel 2016, IBM ha aggiunto un piccolo computer quantistico al cloud. Chiunque abbia una connessione a Internet può progettare ed eseguire i propri circuiti quantistici su questo computer. Un circuito quantistico è una sequenza di passaggi di base che eseguono un calcolo.
Il computer quantistico IBM non solo è gratuito, ma ha anche una semplice interfaccia grafica. È una macchina piccola, non molto potente, simile ai primi computer di casa, ma gli hobbisti possono già iniziare a giocare. Il cambiamento è iniziato.
Conclusione
Gli esseri umani stanno entrando in un'era in cui imparare e sperimentare con l'informatica quantistica è facile. Come con i primi computer domestici, potrebbe non essere chiaro che ci siano problemi da risolvere con i computer quantistici, ma quando le persone giocano, penso che probabilmente scopriranno di aver bisogno di più potenza e più funzionalità. Questo aprirà la strada a nuove applicazioni di cui non siamo ancora a conoscenza.
Autore: Angelina Simakova
E ora offriamo per la lettura una visione alternativa dei computer quantistici: "Computer quantistico? Non oggi! Non domani! Mai …?"
