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ELETTRONICA OGGI 505 - OTTOBRE 2022 39 TECH FOCUS QUANTUM COMPUTING Il Quantum Computing Il Quantum Computing è un nuovo tipo di calcolo basato sulla meccanica quantistica che si occupa del mondo fisico che è di natura probabilistica e imprevedibile. Essendo la meccanica quantistica un modello di fisica più generale rispetto alla meccanica classica, nasce un modello più generale di informatica, l’informatica quantistica, che ha più potenziale per risolvere problemi che non possono essere risolti dalla fisica classica. Per archiviare e manipolare le informazioni, nel Quantum Computing si usano i bit quantistici chiamati anche “Qubits”, a differenza dei computer classici che si basano sul calcolo classico che utilizza i bit binari 0 e 1 individualmente. I computer che utilizzano il tipo di elaborazione con i Qubits sono noti come “Computer Quantistici”. Nei computer quantistici così piccoli non sono possibili circuiti con transistor, porte logiche e circuiti integrati. Quindi, come bit, essi usano le particelle subatomiche come atomi, elettroni, fotoni e ioni insieme alle loro informazioni di spin e stati. I Qubits possono essere sovrapposti e possono creare più combinazioni. Pertanto, possono essere eseguiti in parallelo utilizzando la memoria in modo efficiente e quindi sono più potenti dei bit classici. Il calcolo quantistico è l’unico modello di calcolo che può funzionare esponenzialmente più velocemente dei computer classici. Computer quantistici vs Computer classici I computer quantistici possono risolvere qualsiasi problema computazionale che può fare qualsiasi computer classico. Ma è anche vero il contrario, ossia, i computer classici possono risolvere anche tutti i problemi dei computer quantistici. Significa che non forniscono alcun vantaggio aggiuntivo rispetto ai computer classici in termini di computabilità, ma ci sono alcuni problemi complessi e impossibili che non possono essere risolti dai computer convenzionali di oggi in un lasso di tempo pratico in quanto hanno bisogno di più potenza di calcolo. I computer quantistici possono risolvere tali problemi complessi in tempi esponenzialmente inferiori poiché i calcoli si basano sulla probabilità dello stato di un atomo prima che sia effettivamente noto. Questi computer hanno il potenziale per elaborare i dati in una quantità enorme. Inoltre, un pratico computer quantistico potrebbe decifrare i codici segreti crittografati, mettere a rischio la sicurezza dei dati crittografati e delle comunicazioni, esporre informazioni segrete private e protette. Ma si deve tener presente che i vantaggi dei computer quantistici sono molto più numerosi dei suoi difetti. In figura 2 viene mostrato il chip processore quantistico Sycamore costituito da 53 Qubits creato dalla divisione di intelligenza artificiale di Google. Le basi del calcolo quantistico Durante la progettazione del computer convenzionale, è stato considerato che le prestazioni dei transistor, specialmente quando diventano più piccoli, saranno influenzate dal rumore quando si verifica un qualsiasi tipo di fenomeno quantistico. I progettisti hanno cercato di evitare completamente i fenomeni quantistici per i loro circuiti. Fig. A – Il Quantum Computing è un nuovo tipo di calcolo basato sulla meccanica quantistica che si occupa del mondo fisico che è di natura probabilistica e imprevedibile