WTF sono Qubit? Gli unici e gli zero del quantum computing sono molte cose in una volta

I Qubit stanno diventando sempre più attenti in questi giorni. Potresti averne sentito parlare e, se lo hai, probabilmente lo sai qualcosa fare con i computer. Ciò che, esattamente, hanno a che fare con i computer è confuso quindi, prima di immergerci subito, diamo la nostra testa collettiva all'idea del calcolo quantico. Nella meccanica quantistica, i sistemi possono esibire comportamenti molto particolari. Tra questi c'è la sovrapposizione, quando una particella si trova in due punti contemporaneamente e l'entanglement, quando il comportamento di una particella influenza il comportamento di altre particelle più distanti. Questi non sono fenomeni che notiamo nelle nostre vite quotidiane, motivo per cui non ci preoccupiamo del cane seduto nel gatto o di uno di loro che entra in una dispensa di tre stati oltre. Il modo in cui ora costruiamo i computer è basato su materiali chiamati transistor, ovvero semiconduttori che interagiscono con e amplificano i segnali elettronici, e non possono sfruttare gli stati quantici. I computer quantistici sono diversi.

Ma se hai costruito un computer fatto trattare direttamente con i fenomeni quantici, i tuoi dispositivi elettronici potrebbero fare cose incredibili. Questi tipi di computer potrebbero funzionare a velocità incredibili; setacciare i dati in pochi secondi. Alla base di questo lavoro sta trasformando la natura dei dati. Attualmente, i dati sono codificati in cifre binarie che chiamiamo bit, esistenti semplicemente come uno dei due stati solo. Ma se hai trovato un modo per realizzare bit quantici - cioè, esistono in più stati contemporaneamente - sarebbero invece bit quantici, o "qubit".

Un qubit funziona specificamente sfruttando la sovrapposizione e avendo la capacità di non essere solo uno dei due stati diversi, ma allo stesso tempo essere tutti e due stati. È come un interruttore della luce acceso e off (una metafora azzeccata quando si considera che i qubit sono basati su particolari polarizzazioni di fotoni). È strano per noi nel mondo reale a cui pensare, ma nel mondo della fisica quantistica, non è affatto strano.

Qubits esibisce anche entanglement quantico perché può essere interpretato simultaneamente, contribuendo ulteriormente a velocizzare i processi guidati dai dati. Un computer in esecuzione può eseguire due operazioni contemporaneamente o, più precisamente, eseguire più passaggi contemporaneamente.

Ad esempio, supponiamo di avere un dispositivo che sta attraversando una vasta gamma di dati, come i numeri di telefono di tutti gli utenti di tutto il mondo, e che organizza e analizza ogni voce. Un computer quantistico basato su qubit potrebbe svolgere tale compito molto più velocemente perché i dati non devono essere setacciati uno alla volta. Poiché i dati possono assumere più stati, possono essere elaborati molto più velocemente.

L'informatica quantistica sta decollando, ma far funzionare i qubit è stata un'impresa molto più difficile. Ci sono stati una serie misurabile di successi nell'ultimo decennio. Nel 2013, Google ha lanciato il Quantum Artificial Intelligence Lab in collaborazione con la NASA e ha realizzato con successo un computer quantico D-Wave a 512 qubit. Proprio questo mese scorso, i ricercatori hanno risolto problemi che ostacolano lo sviluppo di qubit ottici; e altri hanno svelato il test di successo di qualcosa chiamato "qutrit" - che può esistere in non due, ma tre diversi stati sovrapposti.

Qualunque cosa influirà sul modo in cui ci interfacciamo con la tecnologia del mercato di massa? È probabile, ma c'è poco valore pratico per aggirare la conoscenza - oltre a comprendere le ramificazioni di ciò che sta arrivando in un futuro non troppo lontano.