ARGOMENTO:

Ciao ragazzi volevo aprire questo thread per parlare di computer quantistici, ho letto molti articoli su web e volevo discuterne con voi spero che sia di vostro gradimento...
A seguire posterò articoli presi dal web...

Computer quantistici cervello made in Italy
17 novembre 2010

I COMPUTER quantistici avranno un cervello made in Italy: un chip ottico miniaturizzato, in vetro, con dentro una sorta di circuito nel quale corrono i fotoni (particelle di luce) è stato scoperto dai fisici della Sapienza, dai ricercatori del Politecnico di Milano e dell' istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Cnr di Milano. Il chip, che potrebbe permettere di sostituire le ingombranti apparecchiature impiegate nelle simulazioni e negli esperimenti di fisica, è finito sulla copertina della rivista scientifica internazionale Physical Review Letters. «Il computer quantistico non avrà le dimensioni di un pc da tavolo», precisa il coordinatore della ricerca, Paolo Mataloni, «e sarà impiegato in usi diversi da quelli dei computer tradizionali». Sarà, comunque una rivoluzione, «un passaggio assimilabile a quello degli anni Cinquanta quando i primi elaboratori grandi come saloni cedettero il passo agli elaboratori da tavolo con schede elettroniche e circuiti integrati». © RIPRODUZIONE RISERVATA - (ca. pic.)


Computer quantistici super-veloci, nuova scoperta li rende più vicini

Gli scienziati dell’Istituto Kavli di nanoscienze presso la Delft University of Technology e dell’Eindhoven University of Technology in Olanda sono riusciti a controllare gli elementi costitutivi di un futuro computer quantistico super-veloce. Essi sono ora in grado di manipolare questi “atomi” di informazione quantistica (qubit) con un campo elettrico piuttosto che con campi magnetici, come è stata la prassi fino ad oggi. Sono stati anche in grado di incorporare questi qubit in nanofili di semiconduttore. I risultati degli scienziati sono stati pubblicati nell’ultimo numero della rivista scientifica Nature del 23 dicembre.

Spin

Un qubit è la struttura di base di un possibile, futuro computer quantistico, che supererà di gran lunga i computer attuali in termini di velocità. Un modo per ottenere un qubit è di intrappolare un singolo elettrone in un materiale semiconduttore. Un qubit può, proprio come in un normale computer, adottare gli stati ’0′ e ’1 ‘. Ciò si ottiene usando lo spin di un elettrone, che è generato dalla rotazione dell’elettrone sul suo asse. L’elettrone può girare in due direzioni (in rappresentanza dello stato ’0′ e dello stato ’1′).

Elettrico invece di magnetico

Fino ad ora, lo spin di un elettrone è stato controllato da campi magnetici. Tuttavia, questi campi sono estremamente difficili da riprodurre nella minuscola scala dei componenti presenti su un chip. Lo spin degli elettroni nei qubit che sono stati intrappolati dagli scienziati olandesi può essere controllato ora da una carica o da un campo elettrico, piuttosto che dai campi magnetici.

Questa forma di controllo ha grandi vantaggi, come ha affermato Leo Kouwenhoven, ricercatore presso l’Istituto Kavli di nanoscienze: “Questi qubit combinano il meglio dei due mondi. Essi sfruttano i vantaggi dell’elettronica di controllo ma anche della possibilità di archiviazione delle informazioni di spin dell’elettrone.” In altre parole, è come avere sia la logica che la memoria in un unico minuscolo componente quantistico (transistor + memoria), cosa che nell’elettronica classica va fatto in due componenti distinti.

Fili invisibili

C’è un’altra novità importante nella ricerca olandese: gli scienziati sono stati in grado di incorporare due qubit in nanofili di materiale semiconduttore (arseniuro di indio), così piccoli che l’occhio umano non riesce a vederli, ma occorre osservarli al microspopio elettronico. Questi fili sono dell’ordine dei nanometri di diametro e qualche micrometro di lunghezza (1 micrometro = prendete un millimetro e dividetelo per 1000!).

Kouwenhoven ha detto: “Questi nanofili sono sempre più usati come componenti indispensabili nel settore della nanoelettronica. I nanofili sono un’eccellente piattaforma per l’elaborazione quantistica dell’informazione, tra altre applicazioni.”
A breve altri articoli.. forse ....
Via con la discussione

Ancora non si sa la data in cui ci potrebbe essere il lancio di un pc quantisico. Da quello che ho letto la ricerca è ancora in fase iniziale. Presumo che ci vorrà un bel pò

Altri articoli:

DIAMANTI PER I COMPUTER QUANTISTICI
Il calcolo quantistico è di solito associata a temperature estremamente basse. Ora, i fisici dell'Università di Harvard hanno dimostrato che i diamanti possono essere utilizzati per creare blocchi stabili quantum computing a temperatura ambiente. Un posto vacante di azoto in diamante potrebbe portare a registri quantistici in grado di memorizzare o recuperare i dati. Uno dei ricercatori ha scritto che 'questi registri possono essere utilizzati come base per scalabile, sistemi quantistici accoppiato otticamente informazioni.' Ma non si vedrà un computer che utilizza questa tecnologia prima di un lungo periodo di tempo.
Questo sforzo di ricerca è stato guidato da Mikhail Lukin , professore di fisica ad Harvard, e membri del suo gruppo di Ottica Quantistica.
ui ci sono i dettagli di ciò che il gruppo trovato.

Hanno trovato che spin nucleari associati a singoli atomi di carbonio-13 - che costituiscono circa 1,1 per cento del diamante naturale - può essere manipolato tramite un singolo elettrone vicino le cui spin può essere controllato con le radiazioni ottiche e microonde. L'eccitazione di un elettrone, concentrando la luce laser in un centro di posto vacante di azoto, un difetto stabile in un reticolo di diamante in cui l'azoto sostituisce un atomo di carbonio e sviluppa uno spin elettronico nel suo stato fondamentale, le cause spin dell'elettrone singolo di agire come molto sensibile Sonda magnetica con straordinaria risoluzione spaziale.

Utilizzando il centro di azoto come intermediario, spin nucleare un singolo atomo di carbonio-13 è raffreddato a quasi allo zero assoluto, creando nel processo di un unico, isolato quantum bit con un tempo di coerenza che si avvicina secondi. L'interazione controllata tra l'elettrone e spin nucleari consente a quest'ultima di essere utilizzata come memoria quantica molto robusto.

Ed ecco una possibile direzione di futuri lavori.

L'Harvard fisici anche osservato e manipolato accoppiamento tra i singoli spin nucleari, dimostrando così un modo per aumentare il numero di qubit che lavorano nel registro quantistico. Perché lo spin dell'elettrone e spin nucleari sono controllati in modo indipendente, gli esperimenti di gettare le basi per lo sviluppo di più grandi, sistemi scalabili, in cui sono connessi registri quantistici come via fotoni ottici.

Roland di Gilead ha scritto:

Ancora non si sa la data in cui ci potrebbe essere il lancio di un pc quantisico. Da quello che ho letto la ricerca è ancora in fase iniziale. Presumo che ci vorrà un bel pò

Questo è vero.. Però in questi ultimi anni molte cose sono state scoperte, non voglio dire che tra 3-4 anni ci saranno computer quantistici per uso domestico ma credo che ci potranno essere super computer per usi fini alla difesa nazionale o per le banche e cose simili..

Massimo76 ha scritto:

Roland di Gilead ha scritto:

Ancora non si sa la data in cui ci potrebbe essere il lancio di un pc quantisico. Da quello che ho letto la ricerca è ancora in fase iniziale. Presumo che ci vorrà un bel pò

Questo è vero.. Però in questi ultimi anni molte cose sono state scoperte, non voglio dire che tra 3-4 anni ci saranno computer quantistici per uso domestico ma credo che ci potranno essere super computer per usi fini alla difesa nazionale o per le banche e cose simili..

secondo me 4 anni non è un valore da prendere in considerazione, a quanto ho letto sono proprio all inizio.

comunque non ho mica capito come funzionano sti pc

r3venge ha scritto:

Massimo76 ha scritto:

Roland di Gilead ha scritto:

Ancora non si sa la data in cui ci potrebbe essere il lancio di un pc quantisico. Da quello che ho letto la ricerca è ancora in fase iniziale. Presumo che ci vorrà un bel pò

Questo è vero.. Però in questi ultimi anni molte cose sono state scoperte, non voglio dire che tra 3-4 anni ci saranno computer quantistici per uso domestico ma credo che ci potranno essere super computer per usi fini alla difesa nazionale o per le banche e cose simili..

secondo me 4 anni non è un valore da prendere in considerazione, a quanto ho letto sono proprio all inizio.

comunque non ho mica capito come funzionano sti pc

Nemmeno io ne so molto in proposito.. Ma secondo me se dovessero uscire domani faccio un mutuo e me lo compro ... T'immagini quanto potrebbe scaccolare ?
Sarebbe da paura..
Spero che nel nostro forum ci sia qualcuno più afferrato di noi in materia così che ci possa spiegare ..
Io posso solo postare gli articoli così per discuterne con chi vuole...

quel qualcuno però dovrebbe preoccuparsi di spiegare l'argomento come se lo stesse facendo ad un bambino di 5 anni, altrimenti ho importanti difficoltà a capire, che sia chiaro

per il resto, no non riesco a rendermi conto di quanto elaborino, vorrei un termine di paragone, anche se credo almeno centinaia o forse migliaia di volte di piu

questo argomento, per ora, è piu fantascienza che scienza, tempo fa su bbc one ho visto un documentario che parlava proprio di questi computer quantici, siamo piu sul teorico che pratico....
l'elemento di memoria elementare è il qubit (invece del bit nei normali pc) che si basa sulla direzione di rotazione dell'elettrone nell'atomo (spin), se gira in un verso vale 0 se nel verso opposto vale 1.
Ci sono diverse limitazioni dei computer quantici come per esempio:
l'informazione quantistica non può essere copiata con assoluta fedeltà;
può essere trasferita con assoluta fedeltà, a patto che l'originale venga distrutto nel processo;
ogni misura compiuta su di un sistema quantistico distrugge la maggior parte dell'informazione, lasciandolo in uno stato base. L'informazione distrutta non può essere recuperata;
facciamo prima a creare i computer bioneurali di star trek (hanno già costruito un piccolo robot che utilizza neuroni di un topo come "cervello")

Luivit ha scritto:

questo argomento, per ora, è piu fantascienza che scienza, tempo fa su bbc one ho visto un documentario che parlava proprio di questi computer quantici, siamo piu sul teorico che pratico....
l'elemento di memoria elementare è il qubit (invece del bit nei normali pc) che si basa sulla direzione di rotazione dell'elettrone nell'atomo (spin), se gira in un verso vale 0 se nel verso opposto vale 1.
Ci sono diverse limitazioni dei computer quantici come per esempio:
l'informazione quantistica non può essere copiata con assoluta fedeltà;
può essere trasferita con assoluta fedeltà, a patto che l'originale venga distrutto nel processo;
ogni misura compiuta su di un sistema quantistico distrugge la maggior parte dell'informazione, lasciandolo in uno stato base. L'informazione distrutta non può essere recuperata;
facciamo prima a creare i computer bioneurali di star trek (hanno già costruito un piccolo robot che utilizza neuroni di un topo come "cervello")

Questo del cervello del sorcio l'ho sentito anch'io !!

Luivit ha scritto:

l'elemento di memoria elementare è il qubit (invece del bit nei normali pc) che si basa sulla direzione di rotazione dell'elettrone nell'atomo (spin), se gira in un verso vale 0 se nel verso opposto vale 1.

Non dimentichiamo che il circuito logico alla base di tutti i pc funziona sugli stati on/off (zero e uno), mentre il qbit è in grado di assumere 3 stati diversi, lo 0, l'1 e lo 0 e 1 (lo chiamano stato di sovrapposizione).
Bisogna ripensare la matematica (e quindi la programmazione) alla base dell'informatica......non è un lavoro da poco!

boboviz ha scritto:

Luivit ha scritto:

l'elemento di memoria elementare è il qubit (invece del bit nei normali pc) che si basa sulla direzione di rotazione dell'elettrone nell'atomo (spin), se gira in un verso vale 0 se nel verso opposto vale 1.

Non dimentichiamo che il circuito logico alla base di tutti i pc funziona sugli stati on/off (zero e uno), mentre il qbit è in grado di assumere 3 stati diversi, lo 0, l'1 e lo 0 e 1 (lo chiamano stato di sovrapposizione).
Bisogna ripensare la matematica (e quindi la programmazione) alla base dell'informatica......non è un lavoro da poco!

E' quello che sospettavo...

boboviz ha scritto:

Bisogna ripensare la matematica (e quindi la programmazione) alla base dell'informatica......non è un lavoro da poco!

la "matematica" per trattare il problema esiste già ed è ben definita, d'altra parte tutti i calcoli in meccanica quantistica prevedono la sovrapposizione di più stati, proiezioni e cose di questo tipo. Nello scorso secolo si è sviluppata tantissimo, si tratterà più semplicemente di insegnarla anche agli informatici ora, al limite.

Per l'uso del quantum-computer, si tratta solo, al limite, di individuare in quali campi degli elaboratori di questo tipo possono aiutarci e quelli invece nei quali non hanno alcuna utilità. Un po', semplificando, come una gpu: non è che sia utile per qualsiasi tipo di conto...

cenit ha scritto:

boboviz ha scritto:

Bisogna ripensare la matematica (e quindi la programmazione) alla base dell'informatica......non è un lavoro da poco!

la "matematica" per trattare il problema esiste già ed è ben definita, d'altra parte tutti i calcoli in meccanica quantistica prevedono la sovrapposizione di più stati, proiezioni e cose di questo tipo. Nello scorso secolo si è sviluppata tantissimo, si tratterà più semplicemente di insegnarla anche agli informatici ora, al limite.

Per l'uso del quantum-computer, si tratta solo, al limite, di individuare in quali campi degli elaboratori di questo tipo possono aiutarci e quelli invece nei quali non hanno alcuna utilità. Un po', semplificando, come una gpu: non è che sia utile per qualsiasi tipo di conto...

Io sono ignorante in materia ma se con un processore quantistico non si possono risolvere tutti i conti... non sarebbe logico usare 2 processori uno quantistico e l'altro no?

infatti per ora si pensa di usarli in questo modo!

cenit ha scritto:

la "matematica" per trattare il problema esiste già ed è ben definita, d'altra parte tutti i calcoli in meccanica quantistica prevedono la sovrapposizione di più stati, proiezioni e cose di questo tipo. Nello scorso secolo si è sviluppata tantissimo, si tratterà più semplicemente di insegnarla anche agli informatici ora, al limite.

Per l'uso del quantum-computer, si tratta solo, al limite, di individuare in quali campi degli elaboratori di questo tipo possono aiutarci e quelli invece nei quali non hanno alcuna utilità. Un po', semplificando, come una gpu: non è che sia utile per qualsiasi tipo di conto...

Ti sento ottimista, cenit
Pensando alle tempistiche, per esempio, della transizione dai 32 ai 64 bit, io non sono così speranzoso....

Non sono ottimista sulla realizzazione pratica. Lo sono di più sulla comprensione del funzionamento di una qpu (termine che mi sono appena inventato, per denominare una quantum processing unit)

Leggendo i vari articoli sparsi sulla rete, sembra imminente la costruzione del primo pc quantistico, ma il vero problema è che da 4-5 anni che si vocifera la possibilità che tra pochi anni o addirittura entro fine anno si possa arrivare a questo traguardo. Non so se lo dicono per ottenere dei finanziamenti o cosa...
Io sono convinto che prima o poi lo vedremo sto pc quantistico ma non credo entro pochi anni.. forse qualche decennio ... ( la speranza è l'ultima a morire ).

Non vorrei deludere quelli che pensano ai computer quantistici come qualcosa rivoluzionario, ma dal punto di vista dell'informatica teorica non è una rivoluzione, ma solo un passo in avanti.

Mi spiego meglio. In informatica teorica esiste un modello di calcolo detto macchina di Turing che risulta essere generale ovvero ogni altro modello di calcolatore (computer "standard", reti neurali, computer quantistici, etc) può essere ricondotto a questo. Come conseguenza i problemi/funzioni che sono decidibili/calcolabili da una macchina di Turing sono gli stessi di quelli decidibili dagli altri modelli.

Un computer quantistico ha la stessa capacità di calcolo di un computer standard. La differenza tra i due sta nella complessità computazionale ovvero nella capacità di eseguire un certo calcolo in modo efficiente.
Ci sono essenzialmente due classi di problemi per i calcolatori standard: quelli considerati "facili" (classe P) e quelli considerati difficili (classe NP). Attualmente non è ben definita la relazione tra le due classi ovvero non si sa nulla se P = NP ( clay problem questo è il più famoso problema del millennio insieme all'ipotesi di Riemann).
I computer quantistici hanno una loro classe di problemi (classe BQP) che contiene la classe P e quindi estende la classe dei problemi facili rispetto a quella dei computer standard. Anche in questo caso non è nota la relazione tra BQP e NP. Quindi ricapitolando, i computer quantistici sono in grado di risolvere in modo più efficiente alcuni problemi rispetto ai computer standard, ma non aggiungono niente per quello che riguarda la calcolabilità.

Spero di essere stato sufficientemente chiaro e di non aver fatto errori...nell'informatica teorica sarebbe molto più rivoluzionario scoprire la relazione tra P e NP rispetto all'avvento dei computer quantistici.

erotavlas ha scritto:

Non vorrei deludere quelli che pensano ai computer quantistici come qualcosa rivoluzionario, ma dal punto di vista dell'informatica teorica non è una rivoluzione, ma solo un passo in avanti.

Mi spiego meglio. In informatica teorica esiste un modello di calcolo detto macchina di Turing che risulta essere generale ovvero ogni altro modello di calcolatore (computer "standard", reti neurali, computer quantistici, etc) può essere ricondotto a questo. Come conseguenza i problemi/funzioni che sono decidibili/calcolabili da una macchina di Turing sono gli stessi di quelli decidibili dagli altri modelli.

Un computer quantistico ha la stessa capacità di calcolo di un computer standard. La differenza tra i due sta nella complessità computazionale ovvero nella capacità di eseguire un certo calcolo in modo efficiente.
Ci sono essenzialmente due classi di problemi per i calcolatori standard: quelli considerati "facili" (classe P) e quelli considerati difficili (classe NP). Attualmente non è ben definita la relazione tra le due classi ovvero non si sa nulla se P = NP ( clay problem questo è il più famoso problema del millennio insieme all'ipotesi di Riemann).
I computer quantistici hanno una loro classe di problemi (classe BQP) che contiene la classe P e quindi estende la classe dei problemi facili rispetto a quella dei computer standard. Anche in questo caso non è nota la relazione tra BQP e NP. Quindi ricapitolando, i computer quantistici sono in grado di risolvere in modo più efficiente alcuni problemi rispetto ai computer standard, ma non aggiungono niente per quello che riguarda la calcolabilità.

Spero di essere stato sufficientemente chiaro e di non aver fatto errori...nell'informatica teorica sarebbe molto più rivoluzionario scoprire la relazione tra P e NP rispetto all'avvento dei computer quantistici.

Io commento quello che leggo nei vari articoli sparsi in rete..
Secondo gli esperti dell'informatica, il computer quantistico rivoluzionerà il concetto di informatica, io come o detto poc'anzi non sono un esperto, ma credo che se tanti scienziati lavorano a questo progetto, non penso che il motivo sia solo per fare qualche calcolo in più non credi?
Per me, da quello che o letto, i computer standard sono infinitamente più lenti e limitati rispetto a quello che potrebbe fare un computer quantistico. Il tempo dirà chi avrà ragione, io aspetto con pazienza ...

Posto questo articolo:

Ebbene si, non c'è limite al realizzabile. Ormai siamo in grado di acquistare del the dall'Inghilterra mentre siamo in salotto seduti sul divano a guardare la TV con un “computer” che si trova nel palmo della nostra mano. Già dieci anni fa pochi lo avrebbero creduto, eppure è successo. Siamo in grado di realizzare dispositivi sempre più piccoli e sempre più potenti, allora qual è il limite al realizzabile? Quanto piccoli e quanto potenti potranno mai essere i nostri computer? Richard Feynman negli anni 80 si era già fatto questa domanda (faceva parte di uno dei pochi), ai suoi tempi i computer non erano certo quelli di oggi, eppure lui ne vedeva le potenzialità.
Ora, quando la tecnologia sembra giunta al suo apice, quando sembra insuperabile il livello attualmente raggiunto, ecco che si apre un'altra porta, una possibilità nuova: i computer quantistici. La differenza tra un normale computer e un computer quantistico è alla base, infatti un normale computer utilizza la struttura del bit per memorizzare dati, ovvero sono possibili due stati denotati con 0 (zero) e 1 (uno), lo zero sta per “non passa corrente”, mentre l'uno sta per “passa corrente”. Quindi un bit contiene uno “stato” tra questi due, quindi uno zero oppure un uno. Poi possiamo considerare un raggruppamento di 8 bit per avere un byte, e così via. Quindi quello che un computer fa è utilizzare questi stati per memorizzare dati, infatti ogni numero, ogni lettera, ogni
immagine, per un computer non è altro che una lunghissima successione di zeri e di uni alternati in modo opportuno. Un computer quantistico invece funziona in modo completamente diverso, infatti questa volta non
sfruttiamo due stati della corrente, ma sfruttiamo qualcosa di completamente diverso, infatti per memorizzare i dati un computer quantistico utilizza qualcosa di simile al bit, infatti sono sempre possibili solo due stati, zero e uno, ma la differenza è che questi due stati non sono determinati da “passa corrente” o “non passa corrente”, ma sono determinati da fenomeni tipici della meccanica quantistica, come la sovrapposizione degli effetti e l'entanglement e la nuova unità non è più il bit ma il qubit. Un computer quantistico si basa sul fatto che le proprietà quantistiche delle particelle possono essere utilizzate per rappresentare strutture di dati ed eseguire operazioni su di esse. In realtà è molto difficile spiegare come funziona un computer quantistico e come funziona un qubit anche perché entra in gioco la meccanica quantistica e i suoi (poco intuitivi) concetti. Ad ogni modo ci si potrebbe chiedere per quale motivo si è avviata questa nuova ricerca, la risposta è semplice.Un computer quantistico dovrebbe essere molto più veloce di un computer normale, quindi problemi che oggi sono irrisolvibili in tempo ragionevole, come la fattorizzazione di numeri grandi, o come la ricerca di una password e simili, sarebbero quantomeno attaccabili. Quindi un certo interesse nella costruzione di tali computer ci sarebbe. Sembra tutta fantascienza, eppure non è così. La prima idea di computer quantico la espose Richard Feynman nel 1982 , da allora si
sono fatti progressi e si è giunti a costruire i primi modelli di computer quantistici, ad esempio nel 2001 l'IBM ah costruito il primo elaboratore quantistico a 7 qubit (non molti), costruito utilizzando

una sola molecola. Nel 2007 viene effettivamente costruito il primo computer quantistico, Orion, tale computer (è un po troppo chiamarlo così) ha 16 qubit e in una dimostrazione pubblica è riuscito a risolvere tre famosi problemi: un sudoku, il problema del commesso viaggiatore e il matching di molecole farmaceutiche. Ad ogni modo la dimostrazione è stata soddisfacente tenendo conto che 16 qubit sono pochi, ha comunque dimostrato che tali computer si potranno effettivamente costruire.Pertanto ci accingiamo ad esplorare questo nuovo mondo, tenendo conto che c'è sempre da scoprire e non c'è limite al possibile.

sono d accordo con questo articolo, è solo questione di tempo....

stupendo e molto rappresentativo l esempio del the.