Un computer quantistico è un dispositivo informatico che utilizza i fenomeni della meccanica quantistica per trasmettere ed elaborare i dati. L'idea dell'informatica quantistica è stata proposta in modo indipendente da Yuri Manin e Richard Feynman nei primi anni '80 del secolo scorso. Da allora, è stata fatta un'enorme quantità di lavoro per creare un computer quantistico. Tuttavia, un computer quantistico universale a tutti gli effetti è ancora un dispositivo ipotetico, il cui sviluppo è associato al serio sviluppo della teoria quantistica. Ad oggi sono stati realizzati alcuni sistemi sperimentali con un algoritmo di bassa complessità. Come funziona un computer quantistico - ne riparleremo nel numero di oggi!
La principale differenza tra un computer quantistico e uno classico è la presentazione delle informazioni. I computer convenzionali basati su transistor e chip di silicio utilizzano un codice binario per elaborare le informazioni. Un po ', come sai, ha due stati di base: zero e uno, e può essere solo in uno di essi. Per quanto riguarda un computer quantistico, il suo lavoro si basa sul principio di sovrapposizione e al posto dei bit vengono utilizzati bit quantistici, chiamati qubit. Un qubit ha anche due stati di base: zero e uno. Tuttavia, grazie alla sovrapposizione, un qubit può assumere i valori ottenuti combinandoli e trovarsi in tutti questi stati contemporaneamente. Questo è il parallelismo del calcolo quantistico, ovvero non è necessario iterare su tutte le possibili varianti degli stati del sistema. Oltretutto,per descrivere lo stato esatto del sistema, un computer quantistico non ha bisogno di un'enorme potenza di calcolo e volumi di RAM, poiché solo 100 qubit sono sufficienti per calcolare un sistema di 100 particelle e non un trilione di trilioni di bit.
Vale anche la pena notare che un cambiamento nello stato di un certo qubit in un computer quantistico porta a un cambiamento nello stato di altre particelle, che è un'altra differenza rispetto a un computer convenzionale. E questo cambiamento può essere gestito. Il processo di un computer quantistico è stato proposto dal fisico teorico britannico David Deutsch nel 1995, quando ha creato un circuito in grado di eseguire qualsiasi calcolo a livello quantistico. Secondo il suo schema, prima viene presa una serie di qubit e vengono registrati i loro parametri iniziali. Quindi le trasformazioni necessarie vengono eseguite utilizzando operazioni logiche e viene scritto il valore risultante, che è il risultato del computer. I Qubit agiscono come fili e i blocchi logici eseguono trasformazioni.
Secondo gli scienziati, i computer quantistici saranno milioni di volte più potenti di quelli attuali. È già stata descritta un'ampia varietà di algoritmi per il funzionamento di un computer quantistico e sono in fase di sviluppo anche linguaggi di programmazione speciali. I ricercatori di Cisco Systems prevedono che entro la metà del prossimo decennio apparirà un computer quantistico completamente funzionante. Il Giappone è il leader in questo settore: più del 70% di tutte le ricerche viene svolto in questo paese.
