By exploiting the laws of physics and quantum mechanics, it is able to boost the computing capabilities of CPUs. How Quantum Computing Works
Quantum computing (or quantum computing) is the branch of studies that focuses on developing computer technology based on quantum theory. In this way it will be possible to develop computers that, following the principles of quantum physics, have an enormous computational capacity.
At the base of the functioning of quantum computers we find the qubit, "alter ego" of the bit of classical computing. If this last one can assume only two well determined values (conventionally indicated with "0" and "1" and corresponding to the state of charge of a transistor of the chip), the quantum bit can assume different values (responds to the "Uncertainty Principle" of Heisenberg) and be simultaneously both "0" and "1". Precisely for this reason, the qubit is more versatile and more powerful than its "digital" alternative, allowing to process a greater amount of information.
Entaglement and superposition in quantum computing
(taken from YouTube)
The superposition and entanglement are two of the cardinal concepts of quantum-mechanical theory and contribute to the great computational capacity of quantum computers. The superposition principle predicts that an electron immersed in a magnetic field can have its spin aligned with the field (and in this case we say that the electron is in a spin-up state) or have a spin opposite to the field (the electron is in a spin-down state). By the laws of quantum computing, a particle can also be in a superposition state and behave as if it were in both a spin-up and spin-down state. Se applicato all’informatica quantistica, il principio di sovrapposizione stabilisce che il qubit può assumere contemporaneamente i due stati del bit “classico” e valere “0” e “1” allo stesso tempo.
Fonte foto: DWave System
Dwave, il computer quantistico di Google
Nell’entanglement, definito anche correlazione quantistica, le particelle che hanno interagito in passato conservano comunque una connessione tra loro (a patto che si trovino in un sistema completamente isolato). In questo modo, conoscendo lo spin di una particella si potrà conoscere automaticamente anche lo spin della seconda particella: se la prima è in spin-up, la seconda sarà in spin-down, indipendentemente dalla distanza che le divide. Nell’informatica quantistica ciò permette di trasferire informazioni da un capo all’altro del sistema (ma teoricamente anche da un capo all’altro del mondo) in maniera praticamente istantanea (non a caso si parla di teletrasporto quantico).
La combinazione di questi due principi consente di creare sistemi informatici – i computer quantistici, per l’appunto – caratterizzati da una grande capacità di calcolo e da un’immensa velocità di esecuzione. Se nell’informatica classica un sistema composto da due bit può memorizzare solo una delle quattro possibili combinazioni binarie (00, 01, 10, 11), un sistema quantistico di 2 qubit è in grado di archiviare tutte e quattro le combinazioni. Va da se che, continuando ad aggiungere qubit al sistema, le possibilità di archiviazione (e la capacità di calcolo) aumenterà esponenzialmente.
Fonte foto: DWave system
Particolare di DWave
Problemi dell’informatica quantistica
Ci sono ancora alcune lacune che limitano il pieno sviluppo di questa tecnologia. Per esempio le interferenze. Il computer quantistico deve, infatti, essere perfettamente isolato da qualsiasi interferenza per non avere un collasso nella fase di calcolo. Inoltre all’interno di questo sistema è molto difficile intervenire per la correzione di alcuni errori. In più vista la fragilità dell’insieme anche il recupero di dati in uscita dopo una fase di calcolo può mettere a rischio gli stessi dati.