“La complessità di un microcircuito, misurata ad esempio tramite il numero di transistor per chip, raddoppia ogni 18 mesi (e quadruplica quindi ogni 3 anni).”
Prima legge di Moore
Un computer quantistico è un nuovo dispositivo per il trattamento ed elaborazione delle informazioni che sfrutta le leggi della fisica e della meccanica quantistica per l’elaborazione dei dati, utilizzando come unità fondamentale il qubit (a differenza del calcolo elettronico, alla base dei computer come li abbiamo sempre conosciuti, la cui unità fondamentale è invece il bit).
Tutto o quasi ha origine a partire dai favolosi anni ’60: mentre JFK diventa il 35° presidente degli Stati Uniti, mentre poco più di un anno dopo, Marilyn Monroe si spegne nella sua casa di Los Angeles, i Beatles pubblicano Sgt. Pepper’s Lonely Hearts Club Band, il primo concept album della storia e mentre alla fine di questi anni, l’uomo mette la sua impronta sulla luna, i processori parti fondamentali dei computer , diventano sempre più potenti e soprattutto micro. Per i produttori di processori è una sfida importante quella di riuscire a integrare Cpu, Gpu e Digital Signal Proccessing in chip sempre più piccoli. Oggi tuttavia, si è giunti al limite e la strada da seguire è quella quantistica. E’ necessario un cambio di paradigma che dalle leggi della fisica e della meccanica quantistica, permetta di raggiungere una potenza di calcolo superiore a quella dei computer basati sul calcolo elettronico.
Come funziona il computer quantistico
Per capirlo occorre entrare ed esplorare le leggi della meccanica quantistica, le quali descrivono un mondo in cui niente è certo e tutto è probabilistico. Se i computer tradizionali funzionano attraverso un codice binario i bit, capaci di assumere solamente i valori 0 o 1, i computer quantistici invece, lavorano con bit quantistici, o qubits, i quali hanno la particolarità di poter assumere il valore 0 ed 1 nello stesso istante. Ora ragionando per qubits, la potenza di calcolo prodotta dai computer quantici è spaventosamente superiore a quella di un pc tradizionale. Recentemente al CES di Las Vegas – fiera delle nuove tecnologie – è stato presentato Q System One, il primo computer quantistico di IBM che potrà essere impiegato per scopi commerciali. Potenza 20 qubit.
Comunicare con i fotoni
Il fotone, ovvero un quanto di luce, è alla base della comunicazione quantistica. In un futuro prossimo, l’obiettivo è quello di caricare informazioni su quanti e creare delle trasmissioni dati crittografate commerciali e militari inviolabili. E’ stata l’Italia, nel 2015 per la prima volta a eseguire con successo una trasmissione di dati quantistica con un satellite, sulla distanza record di 1.700 chilometri. Il test nato dalla collaborazione fra Centro di Geodesia spaziale di Matera dell’ Agenzia Spaziale Italiana (Asi) e l’Università di Padova, era basato sullo scambio di fotoni. I dati sono stati ‘impacchettati’ in particelle di luce e inviati al satellite Lares, lanciato dall’Asi nel 2012 e la cui superficie è coperta da specchi. Una volta raggiunti dal fascio luminoso, gli specchi lo hanno riflesso verso la stazione ricevente a Terra.
L’entanglement quantistico: Einstein si sbagliava
Alla base delle nuove tecnologie emergenti computer o crittografia quantistica vi è il concetto di entanglement quantistico: il cosiddetto “aggrovigliamento” è il fenomeno quantistico per cui in determinate condizioni lo stato quantico di un sistema fisico non può essere descritto singolarmente, ma solo come sovrapposizione di più sistemi. L’entanglement implica in modo controintuitivo la presenza di correlazioni a distanza (teoricamente senza alcun limite) tra le loro quantità fisiche, determinando il carattere non locale della teoria. L’entanglement si configura come una delle proprietà della meccanica quantistica che portarono, tuttavia Einstein e altri a metterne in discussione i princìpi. Nel 1935 lo stesso Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen, formularono il celebre “paradosso EPR” (dalle iniziali dei tre scienziati), che metteva in evidenza, appunto come paradossale, il fenomeno dell’entanglement.
Successivamente, altri autori negli anni ’80 e a ridosso dei 2000 dimostrarono che la meccanica quantistica fosse in grado di produrre corrette previsioni sperimentali fino ad una precisione mai raggiunta prima. E che le correlazioni associate al fenomeno dell’entanglement quantistico sono state effettivamente osservate.
Altri esperimenti associati al concetto descritto sopra, introducono o meglio aprono un gate importante relativo al Teletrasporto quantistico, ma questa è forse un’altra storia…
Libri consigliati
Quantum. Da Einstein a Bohr, la teoria dei quanti, una nuova idea della realtà – di Manjit Kumar
Entanglement e sincronicità. Campi di forza, non-località, percezioni extrasensoriali. Le sorprendenti proprietà della fisica quantistica – di Bruno Del Medico
Di redazione SparklingRocks