Computazione quantistica, il punto.

Computazione quantistica, ne abbiamo sentito parlare, ma sappiamo bene che cos'e'?

Prima di tutto definiamo quello che e' il mondo della fisica quantistica. La fisica (o meccanica) quantistica e' una teoria nata una sessantina di anni fa, attua a spiegare i comportamenti di entita' su scale di grandezza infintamente piccole, al di sotto dell'atomo, dove le leggi della fisica classica cadono. Tutto e' basato sul principio di indeterminazione di Heisenberg che afferma che e' impossibile conoscere lo stato di moto e la posizione di una determinata entita'.

E' quindi possibile immaginare che una entita' possa contenere nello stesso instante piu' di una informazione: 0, 1, o alcune miscele di entrambi. Questa entita', che prende il posto di un bit dei normali computer, prende il nome di qubit.

Un effetto utile al calcolo quantistico e' il cosidetto "ingarbugliamento", effetto che permette di coordinare il comportamento di due o piu' qubit, anche quando questi non sembrano interagire.

Il problema piu' grosso e' "immagazzinare" i qubit da qualche parte (come avviene con i circuiti flip/flop per immagazzinare i bit). Diversi gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno lavorando a dall'inizio degli anni novanta a un congegno chiamato "trappola ionica". Ogni trappola, grande tra un decimo e un centesimo di millimetro, contiene dei minuscoli elettrodi in grado di trasmettere uno ione all'inerno, mentre un raggio laser ne altera la rotazione ionica (spin). A calcolo concluso un altro laser colpisce lo ione facendogli emettere fotoni, ricevendo cosi' la risposta.

Queste "trappole ioniche" oggi esistono, ma possono contenere al massimo una decina di qubit, mentre per il calcolo come lo conosciamo noi oggi ne servono almeno alcune centinaia (o migliaia, dicono alcuni).

Ai bell labs e' in corso una ricerca per integrare un sistema multiplex di trappole ioniche basate sul silicio. Questo permettera' di sfruttare oltrettutto la tecnologia moderna di produzione di chip silicidi.

I benefici di un futuro computer quantistico sono molteplici: innanzitutto il sistema finale sara' un sistema estremamente potente, in grado di eseguire calcoli e algoritmi estremamente complessi in un tempo "umano". Si pensi agli algoritmi di Shor e Grover (due ricercatori Bell che hanno ideato degli algoritmi che, sfruttando computer quantistici, saranno in grado di calcolare la scomposizione di numeri primi molto grandi in poco tempo).

Quando tutto cio' sara' realizzato ci saranno notevoli grattacapi per le aziende di sicurezza (i numeri primi sono la base della moderna crittografia), che dovranno inventarsi qualcos'altro per cifrare i dati.

Per ora accontentiamoci delle varie reimplementazioni delle architetture moderne.

Per approfondimenti:
Technology Review 1/2005
e wikipedia
Ciao Piero