Informatica quantistica: differenze tra le versioni

Versione delle 14:18, 9 apr 2018

Versione delle 20:01, 3 ott 2018

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L''''informatica quantistica''' è l'insieme delle tecniche di calcolo e del loro studio che utilizzano i [[meccanica quantistica|quanti]] per memorizzare ed [[elaborare]] le [[informazione|informazioni]]. Molte sono le differenze con l'[[informatica]] classica, soprattutto nei [[#Principi dell'informatica quantistica|principi fondamentali]].

== Origini ==

La [[macchina di Turing]] (MT) utilizza gli [[Assioma|assiomi]] della [[fisica classica]], ossia lo stato del nastro e della testina sono sempre univocamente identificabili, gli spostamenti sempre regolati dalle leggi del moto, etc. Quindi la MT è totalmente deterministica (MTD). Una sua variante, equivalente ma più veloce, è la [[macchina di Turing probabilistica]] (MTP). Può risolvere ogni problema risolvibile via MTD, ma di solito lo fa più velocemente (nel senso della [[teoria della complessità algoritmica]]). Anch'essa, però, è soggetta agli assiomi della fisica classica, e soprattutto nessuna delle due è reversibile, per il [[secondo principio della termodinamica]]. Dato che la [[meccanica quantistica]] è reversibile, lo è anche una [[macchina di Turing quantistica]] (MTQ). Inoltre deve rispettare i [[postulati della meccanica quantistica|vincoli della meccanica quantistica]], tra cui il [[principio di indeterminazione di Heisenberg]] e l'[[equazione di Schrödinger]].

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I primi prototipi di computer a qubit furono realizzati dal Centro ricerche dell'IBM di Almaden nel 1997, misurando lo spin dei nuclei atomici di particolari molecole tramite la [[risonanza magnetica nucleare]]. Sono stati realizzati "processori" a 5 e 7 qubit, con cui tra l'altro è stato applicato per la prima volta l'[[algoritmo di fattorizzazione di Shor]]

== Descrizione ==

=== Principi dell'informatica quantistica ===

Le ''regole'' che stanno alla base del calcolo quantistico differiscono notevolmente da quelle classiche, e sembrano molto più restrittive. In realtà, è possibile mostrare che le macchine di Turing quantistiche (MTQ) non solo permettono di raggiungere la stessa affidabilità nei calcoli, ma riescono a eseguire compiti che le macchine di Turing classiche non possono fare: ad esempio, generare numeri veramente casuali, e non pseudo-casuali.

Questi i principi:

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#L'[[informazione quantistica]] può essere codificata, e solitamente lo è, tramite '''correlazioni non-locali''' tra parti differenti di un sistema fisico. In pratica, si utilizza l'''[[entanglement quantistico|entanglement]]''.

=== Approcci al qubit ===

Oltre all'approccio ''fisico'' al [[qubit]], rappresentato tramite trappole di ioni, punti quantistici, o spin atomici, vi è anche l'approccio [[topologia|topologico]], che sta attraversando un boom di notorietà, grazie alle proprietà dei gas bidimensionali di elettroni.

{{Vedi anche|Atomo di Rydberg}}

=== Critiche ===

Alcuni criticano le possibilità dell'informatica quantistica, in quanto per poter avere elevate precisioni sia in ingresso che in uscita, occorrono [[tempo]] ed [[energia]]. Questo è senz'altro vero, tuttavia vi è un aspetto che viene sottovalutato: la precisione è [[Infinito (matematica)|infinita]] durante il calcolo. Questo significa che durante elaborazioni complesse, non vi sono ulteriori errori di [[cancellazione]], [[Arithmetic overflow|overflow]] o [[Arithmetic underflow|underflow]] determinati dalla [[rappresentazione digitale]], come invece accade con i processori binari. In altre parole un algoritmo quantistico è sempre [[stabilità algoritmica|stabile]], tranne che per l'input e l'output.