zione abbia luogo, cioè affinché gli stati delle particelle siano correlati, queste devono essere prodotte simultaneamente in una unica interazione fisica, prima della loro separazione, così da poterle considerare come una sola entità, descritta da un’unica funzione d’onda. La correlazione suddetta consente ad una particella di influenzare l’altra «istantaneamente», senza che sia contraddetto il principio di relatività, secondo il quale nessuna informazione può essere trasmessa a velocità superiori a quelle della luce nel vuoto: le due particelle, come precisato, rappresentano un sistema governato da una sola funzione d’onda. Pertanto, una perturbazione locale esterna, ad esempio un atto d’osservazione eseguito su una sola particella, influenza l’intero sistema, e di conseguenza definisce anche lo stato quantistico dell’altra particella1. La decoerenza rappresenta il fatto che tutte le particelle, in definitiva, interagiscono con il loro ambiente e questo significa che qualsiasi stato quantistico che cerchiamo di misurare è soggetto a decadere rapidamente. Per ridurre al minimo l’impatto della decoerenza, la maggior parte dei computer quantistici viene utilizzata a temperature prossime allo zero assoluto, dove il rumore ambientale e la vibrazione molecolare o atomica sono quasi nulli. Il calcolo quantomeccanico prevede condizioni di tilting (aggiustamento), rappresentate dal programma, per favorire stati specifici al verificarsi del collasso della funzione d’onda, utilizzando l’entanglement per collegare gli stati di alcuni qubit e fornendo un meccanismo che consenta la lettura dei risultati prima che possa verificarsi la decoerenza. La storia del quantum computing I concetti del calcolo quantistico sono stati anticipati da Paul Benioff e Yuri Manin nel 1980, da Richard Feynman nel 1982 e da David Deutsche nel 1985. L’approccio è stato postulato per risolvere alcuni problemi scientifico-matematici, di tipo specifico e di particolare complessità, in modo più rapido di quanto sapessero fare i computer classici. Un esempio è l’algoritmo di Shor, che potrebbe così fattorizzare rapidamente gli interi e permettere il cracking della maggior parte degli algoritmi di sicurezza a chiave pubblica. Tra le evoluzioni più interessanti, dobbiamo ricordare che già in passato sono stati anche proposti metodi per la correzione degli errori quantistici: particolari algoritmi utilizzano l’interferenza per alterare e influenzare i risultati quantistici, aumentando la probabilità che il loro stato finale contenga una soluzione per il problema target. Questo approccio ha un impatto sulle relazioni di entanglement che vengono create e porta all’annullamento delle risposte errate e al rafforzamento dei percorsi verso la risposta giusta. Fino a 5 qubit su 6 vengono utilizzati per la correzione degli errori, anziché per il calcolo, e potenzialmente potrebbe essere necessario un milione di qubit per raggiungere risultati utili. Da notare, tuttavia, che alcuni esperti sostengono che il livello base di rumore in un computer quantistico sarà sempre troppo alto e che una correzione di alta qualità degli errori non sarà mai possibile. Ulteriori passi avanti sono stati registrati nel 1997, quando è stato dimostrato il teletrasporto di singoli fotoni, e poi nel 1999, quando è stato dimostrato l’uso di un circuito superconduttore come qubit. Un algoritmo quantistico è stato eseguito per la prima volta nel 2009 su un computer quantistico a due qubit all’Università di Oxford, utilizzando tecniche di risonanza magnetica [2]. 54 AEIT • numero 5/6 Figura 4 Il processore quantistico Sycamore di Google - Riconoscimento del copywright di Google: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Google_ Sycamore_Chip_002.png, Google Sycamore Chip 002: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/legalcode π 1 Coerentemente con il principio di sovrapposizione, finché le particelle non vengono osservate, i loro stati quantistici rimangono indefiniti. È la presenza dell’osservatore che interferisce con il sistema e “lo fa cadere” nella realtà (cioè collassare in uno stato quantico definito).
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