Primi passi concreti nell'informatica quantistica

[sari]

Originariamente inviato da pistolino

Una info per favore

facendo calcoli approssimativi, sapete dirmi quanta potenza di calcolo hanno questi processori quantistici rispetto al mio preistorico P4 2.66Ghz? Così, giusto per farmi un'idea

e a quanti mhz andranno questi mostri? si comincerà a usare il Thz (terahertz) come unità di misura?

Non so minimamente come funziona una porta logica quantistica, quindi non so nemmeno se sfrutterà la frequenza come le porte logiche odierne... dubito comunque. Solo questa cosa

http://it.wikipedia.org/wiki/Paradosso_EPR

potrebbe farti comprendere quanto sia lento il tuo procio in paragone ad un futuribile processore quantistico... la parola "azione istantanea a distanza" dice tutto :P

[EtaBeta]

x Chilea

Spiegare con parole semplici la meccanica quantistica è un utopia.
Per capire bene di cosa si stà parlando ci vogliono delle conoscenze di matematica e fisica che vanno ben oltre al bagaglio culturale della persona media.
Non è un caso che i corsi di QM siano trattati all'università.
Quindi spiegare la meccanica quantistica in modo che la capisca anche un bambino è impossibile. (Einstein disse una cosa simile per la relatività)



Per quanto riguarda l'interrogativo di quanto questa tecnologia possa portare avanti l'informatica, beh... se un domani ci fosse un computer quantico perfettamente funzionante, allora potremmo prendere le nostre carte di credito e bruciarle.
Alla base dell'rsa, l'algoritmo di criptazione usato nelle transazioni economiche, c'è l'impossibilità di fattorizzare un numero enorme in un tempo accettabile (diciamo che con gli algoritmi di adesso ci si mette un tempo pari all'età dell'universo).
Un algoritmo quantico ( che gira un una macchina quantica ovviamente), ci impegherebbe un tempo accettabile.

E' spiegato da cani, ma basti sapere che entreremmo in un altro mondo dell'informatica.

[goldorak]

Originariamente inviato da Lieutenant

Con questi computer quantistici, dotati di una potenza elaborativa inimmaginabile, algoritmi come RSA verranno letteramente polverizzati.

Nuove potenzialità... ma anche nuovi enormi problemi.

Il futuro promette di essere molto interessante.

Sicuramente ma qui non sono un esperto ci potrebbero essere dei problemi che anche un computer quantistico non potrebbe risolvere in tempo polinomiale.
Il problema sta nel trovarli.

[mauriz83]

non vorrei dire boiate,ma se non mi sbaglio esistono già schede pci quantistiche che servono esclusivamente per criptare in maniera casuale ma sicura dei documenti,certo una roba del genere è ben diversa dal costruire un processore,da profano presumo che in confronto ai computer quantistici i nostri pc attuali sarebbero paragonabili a delle calcolatrici a 6 cifre.

[DevilsAdvocate]

Eddai ma la "fuzzy logic" di cui parlate tanto non e' certo la meccanica quantistica!

Anche dentro un banale computer elettronico (facciamo un 286 cosi' non si offende
nessuno) gli stati logici sono 2 (0 e 1 ), mentre i possibili valori della tensione
sono infiniti (tutti i valori reali tra 0 e 5 Volts ad esempio). Decidere la "base"
computazionale (bit, Qbit, tribit, etc.) e' semplicemente una questione di
precisione nella misurazione del fenomeno fisico (detto in parole umane, se la
misura di tensione ha "precisione(coinvolgendo rumore ed altro)" di 1 volt non ha senso definire 10 stati logici per tensioni da 0 a 5 volts.

Il macello coi Qbits e' semplicemente che ci sono gli infiniti stati (fisici) dell'atomo
e gli stati logici a cui questi stati fisici vengono associati (possono essere 2, 3, 4...
dipende dalla possibilita' di misurare gli stati fisici con precisione).
Il testo qua sopra parla di uno stato logico "0", uno stato logico "1" ed uno
"01" quindi di un elemento base a 3 stati. Nulla vieta che ci venga costruito
su un sistema tradizionale a 2 stati logici, e se la misurazione e' affidabile,
pure un sistema a 3 stati (logici) e' possibile.

Dire "ma il Qbit definito teoricamente dal professor Mazzafrusto (?) ha solo 2
stati logici possibili" e' un controsenso in quanto l'unico esperimento pratico
riuscito lo han fatto quelli del Michigan e se loro parlano di 3 stati un motivo ci
sara' (nulla toglie che per retrocompatibilita' con le attuali infrastrutture/
software poi vengano effettivamente usati solo 2 stati logici).

[bartolomeo_ita]

dio santo; non vorrei dire, ma siamo veramente al limite del fattibile.

[Chilea]

X ETABETA
Sono d'accordo.

In merito alla crittografia RSA va anche detto che, computer quantistico a parte, questa potrebbe venire sconfitta dalla risoluzione del "mistero" dei numeri primi (ho letto al riguardo uno splendido libro, titolato proprio così, che consiglio vivamente: tutt'altro che pesante).

Bye

[DevilsAdvocate]

Originariamente inviato da mauriz83

non vorrei dire boiate,ma se non mi sbaglio esistono già schede pci quantistiche che servono esclusivamente per criptare in maniera casuale ma sicura dei documenti,certo una roba del genere è ben diversa dal costruire un processore,da profano presumo che in confronto ai computer quantistici i nostri pc attuali sarebbero paragonabili a delle calcolatrici a 6 cifre.

Temo che tu abbia letto un opuscolo propagandistico oppure della pubblicita' ingannevole.
A parte che il termine quantistico nell'elettronica era fantascenza fino al mese scorso,
il solo accostamento della parola "casuale" col concetto di "crittaggio sicuro dei dati" non ha
senso (a meno che non si parli di trasmissione di dati e di invio della "chiave casuale"
attraverso un mezzo differente, ma e' roba da servizi segreti e non da schede pci....).

[S3N]

L'immagine di fianco il titolo dell'articolo è proprio azzeccata.
Beccati questa Ainstain.

[yossarian]

Originariamente inviato da EtaBeta

x Chilea

Spiegare con parole semplici la meccanica quantistica è un utopia.
Per capire bene di cosa si stà parlando ci vogliono delle conoscenze di matematica e fisica che vanno ben oltre al bagaglio culturale della persona media.
Non è un caso che i corsi di QM siano trattati all'università.
Quindi spiegare la meccanica quantistica in modo che la capisca anche un bambino è impossibile. (Einstein disse una cosa simile per la relatività)

quoto.

Per tentare di spiegare in maniera maccheronica, senza entrare in dettagli amtematici, la cosa si potrebbe riassumere nel modo seguente.

Un bit ha due stati possibili, ben definiti
un qbit è dato da tutti i valori che si possono ricavare dalla sovrapposizione dei due stati (0 e 1), a ciascuno dei quali è attribuita un funzione peso.
Poichè il qbit è definito su un piano complesso, se si passa alle coordinate polari, lo stato di sovrapposizione (tra tutti gli infiniti valori ricavabili facendo variare le due funzioni peso tra i valori 0 e 1, tenendo sempre presente che si tratta di funzioni di probabilità, la cui somma deve essere sempre pari all'unità), dà luogo ad una sfera (la sfera di Bloch in cui il polo sud corrisponde a 1 e il polo nord a 0, mentre tutti glia ltri punti sono stati intermedi ricavabili dalla sovrapposizione di 1 e 0). Tutti i punti della sfera rappresentano valri ottenibili facendo variare le funzioni peso (che chiamerò a e b) dei valori 0 e 1.
Come con i bit. aumentando il numero di qbit aumento il numero di stati; la diferenza è che nel caso dei qbit ad ogni aumento del numero di stati corrisponde un aumento delle dimensioni dello spazio. Qundi, con n qubits, avrò uno spazio a 2^n dimensioni.
Cosa cambia a livello di potenza di calcolo? Che nel caso dei qbit, fino al momento della misurazione, in cui otteniamo un valore definito, in quanto il sistema collassa su uno dei suoi autostati (gli stati di sovrapposizione di cui parlavo prima), è come se tutti gli stati possibili, facenti parte dello spazio n-dimensionale fossero calcolati contemporaneamente.

Ci sono, poi, dei vincoli che nei sistemi classici non troviamo: ad esmepio, i livelli ammessi sono quantizzati; oppure non sempre è possibile scindere un sistema con stati sovrapposti nei singoli qbit componenti (in questi casi il sistema è di tipo entangled e ha senso solo se considerato nel suo complesso: questi sistemi entangled sono quelli che permettono il cosiddetto teletrasporto quantistico, che non è altro che trasferimento "distruttivo" e istantaneo dell'informazione da un elemento all'altro dello stesso sistema)

[pistolino]

Originariamente inviato da sari

Non so minimamente come funziona una porta logica quantistica, quindi non so nemmeno se sfrutterà la frequenza come le porte logiche odierne... dubito comunque. Solo questa cosa

http://it.wikipedia.org/wiki/Paradosso_EPR

potrebbe farti comprendere quanto sia lento il tuo procio in paragone ad un futuribile processore quantistico... la parola "azione istantanea a distanza" dice tutto :P

quindi da quanto ho capito i processori quantistici non si baseranno sulla frequenza quindi il paragone in hertz con i processori attuali è impossibile giusto?

[tomminno]

Dopo 70 anni sono riusciti a realizzare una Macchina di Turing Non Deterministica. Cifrare i dati non avrà più alcun significato e non sarà più possibile battere un computer al gioco degli scacchi.
Quello che è da capire è come fa un atomo ad eseguire i calcoli autonomamente? Gli stati sono infiniti, ma chi controlla che la sequenza di questi stati sia quella corretta per arrivare al risultato desiderato? La meccanica quantistica dice che ogni tentativo di misurazione perturba il sistema, quindi l'atomo funziona autonomamente, come si fa a controllarlo?

[goldorak]

Originariamente inviato da tomminno

Dopo 70 anni sono riusciti a realizzare una Macchina di Turing Non Deterministica. Cifrare i dati non avrà più alcun significato e non sarà più possibile battere un computer al gioco degli scacchi.
Quello che è da capire è come fa un atomo ad eseguire i calcoli autonomamente? Gli stati sono infiniti, ma chi controlla che la sequenza di questi stati sia quella corretta per arrivare al risultato desiderato? La meccanica quantistica dice che ogni tentativo di misurazione perturba il sistema, quindi l'atomo funziona autonomamente, come si fa a controllarlo?

Beh, l'algortimo in questione sara' codificato in circuiti che avranno il compito di modificare lo stato dell'atome in modo opportuno.
Ricordo che un algoritmo si puo' implementare in software, ma anche in hardware.

[LucaC82]

Ragazzi il paragone con i processori attuali è impossibile perchè un processore quantico ad oggi sa fare solo pochissimi algoritmi: fattorizzazione, crittografia, trasformata di Fourier, ricerca in un insieme di elementi disordinato e simulazione di sistemi naturali quantistici. Basta. Nonostante anni di studi nessuno ha trovato altri algoritmi che un qc sappia fare. Quindi niente processori grafici o cose di questo tipo, è semplicemente impossibile.

Inoltre qualunque cosa dicano sappiate che finora è l'unico qc che abbia funzionato aveva pochissimi qubit ed era in grado SOLO di fattorizzare 15 in 3x5. Un po' poco no?

Fare un chip con un numero decente di qubit ad oggi è difficile e farlo funzionare è pura fantascienza. L'informazione del qubit risiede nello spin atomico o elettronico (nel caso dell'articolo atomico) e affinchè il tutto funzioni la "coerenza di fase" (qualcuno mi capirà) deve essere mantenuta per tutta l'elaborazione. Questo richiede uno sforzo tecnologico ampiamente al di là delle possibilità attuali. Pochi ms sono già un'enormità.

Infine la "frequenza" non esiste. Il sistema funziona così: mettiamo tutti i qubit a 0, poi diamo degli impulsi elettrici che operano sui qubit in modo da creare le funzioni desiderate (quindi la velocità è decisa dagli impulsi che gli inviamo con i metodi standard attuali, circuiti elettronici classici dunque). Lasciamo che i qubit evolvano secondo la meccanica quantistica e alla fine leggiamo il risultato, ossia gli spin degli atomi o elettroni che siano alla fine.

Non c'è neanche da sognarsi schede grafiche quantiche o roba simile. L'applicazione più interessante è senza dubbio la simulazione di un sistema quantico. Così sapremo fare meglio nanodispositivi "classici" come sono i MOSFET attuali (i quali sono ormai così piccoli da seguire le leggi della meccanica quantistica) e quindi computer "classici" migliori.
Per ora è tutto qui.

[DevilsAdvocate]

Originariamente inviato da tomminno

Dopo 70 anni sono riusciti a realizzare una Macchina di Turing Non Deterministica. Cifrare i dati non avrà più alcun significato e non sarà più possibile battere un computer al gioco degli scacchi.
Quello che è da capire è come fa un atomo ad eseguire i calcoli autonomamente? Gli stati sono infiniti, ma chi controlla che la sequenza di questi stati sia quella corretta per arrivare al risultato desiderato? La meccanica quantistica dice che ogni tentativo di misurazione perturba il sistema, quindi l'atomo funziona autonomamente, come si fa a controllarlo?

Hai esattamente centrato il punto su cio' di cui parlavo io. Mentre e' facilissimo ipotizzare
di poter usare stati infiniti, la parte che si occupa di controllare l'atomo (sia essa hardware o software)
avrebbe un peso rilevante al punto da far perdere molti dei vantaggi
(miniaturizzazione e velocita', visto che la parte di controllo non potrebbe essere quantistica
e quindi occuperebbe lo spazio/rallenterebbe il tutto).
Quello che fino ad ora e' stato presentato e' praticamente una memoria "atomica", cioe'
una memoria con miniaturizzazione e velocita' molto maggiori di quanto visto finora,
ma usabile solo negli stati logici descritti nell'articolo ( "0" , "1" e "01" ).

In effetti rileggendo l'articolo stesso non si parla di Qbit bensi' di qubit (non ho idea
se questo sia voluto, comunque la nomenclatura e' differente)

[kiss64]

Ma riusciramo entro questo periodo a trovare il quantistico della situazione?
Non dimentichiamo che il grosso e pesante pietrone che gira sulle nostre testoline non quantistiche si accinge a schiantarsi sulla terra!!con conseguenze di tipo "estinzione rapida e dolorosa!!"considerando che: Bruce Willis sarà morto,chi va sul masso per distruggerlo?
Quantisticamente parlando ovviamente.....

[LucaC82]

Come dicevo noi facciamo operazioni "quantistiche" sugli atomi mediante impulsi elettrici generati con circuiti elettronici "classici". Le operazioni sono operazioni che creano entanglement tra 2 atomi (o meglio tra gli spin atomici di 2 qbit, ps qbit o qubit è sempre la stessa cosa) oppure invertono lo spin di uno etc. Cose di questo tipo.
La lettura avviene DOPO che il sistema è evoluto secondo le leggi quantistiche. Non possiamo fare letture intermedie perchè distruggeremmo il qbit il quale non sarebbe più un'infinità di valori possibili ma solo 1 o 0 (spin su o spin giù o viceversa) e allora buonanotte..

[tomminno]

Originariamente inviato da goldorak

Beh, l'algortimo in questione sara' codificato in circuiti che avranno il compito di modificare lo stato dell'atome in modo opportuno.
Ricordo che un algoritmo si puo' implementare in software, ma anche in hardware.

Ma se provi a "controllare" un atomo ne perturbi lo stato, quindi controllandolo otterrai un risultato differente rispetto al caso non controllato. Un pò come se leggere un registro ne provocasse il cambiamento del contenuto!
Quando si può ritenere conclusa una computazione atomica? Con una variazione energetica? Con qualche fotone emesso? E poi visto che "leggendo" un atomo ottengo il valore 0 o 1 con probabilità 1/2, come fare per fidarsi del risultato? Leggo 1 ma magari il risultato corretto doveva essere 0.
Sicuramente ci sono delle risposte, ma io non le trovo.
Comunque veramente uno spettacolo! Probabilmente i computer quantistici arriveranno ben dopo i computer fotonici, visto che le basi teoriche risalgono solo agli anni 80/90.

[Matrixbob]

Cioè se ho capito bene, si usano atomi invece che nano-condensatori per tenere traccia dei bit?!

[LucaC82]

Originariamente inviato da tomminno

Ma se provi a "controllare" un atomo ne perturbi lo stato, quindi controllandolo otterrai un risultato differente rispetto al caso non controllato. Un pò come se leggere un registro ne provocasse il cambiamento del contenuto!
Quando si può ritenere conclusa una computazione atomica? Con una variazione energetica? Con qualche fotone emesso? E poi visto che "leggendo" un atomo ottengo il valore 0 o 1 con probabilità 1/2, come fare per fidarsi del risultato? Leggo 1 ma magari il risultato corretto doveva essere 0.
Sicuramente ci sono delle risposte, ma io non le trovo.
Comunque veramente uno spettacolo! Probabilmente i computer quantistici arriveranno ben dopo i computer fotonici, visto che le basi teoriche risalgono solo agli anni 80/90.

La durata della computazione deve essere nota a priori. E' un problema, ma non è il più grande se ci pensi bene..
La lettura finale è "per definizione" corretta, non sarà casuale! E' il cuore del qc il fatto che il risultato letto sia il risultato giusto, grazie alla natura della meccanica quantistica, che segue "fedelmente" e non la famosa eq. di Schrodinger, non è che fa proprio "come gli pare". Gli algoritmi si basano sul fatto che la natura quantistica ha le sue leggi.. sennò sarebbe tutto assurdo e aleatorio..