Qubit

Quelli (anziani) come me che frequentavano la sala computer di ingegneria lo ricordano ancora.
univac_1_insideSto parlando dell’Univac, il primo computer commerciale realizzato negli Stati Uniti che è stato una pietra miliare nella storia del computer, interamente progettato dalla Engineering Research Associates nel lontano 1953.
Grande quanto una stanza d’appartamento era un ammasso di ferro, di fili e circuiti su cui facevamo girare i nostri programmini in Fortran IV.
Il Fortran era un linguaggio progettato principalmente per il calcolo scientifico e numerico, forse tutt’ora in uso per la sua potenza di calcolo.

Poi venne il “glorioso” Commodor 64 (che conservo gelosamente) ad uso domestico. Dalle dimensioni ridotte e dalle capacità limitate di programmazione, ha insegnato a programmare in basic a mezzo mondo informatico e ha fatto giocare ragazzini, e non, con semplici e divertenti programmini grafici.
Oggi, a distanza di soli 60 anni, nulla rispetto al corso scientifico della storia, ci sono i moderni computer. Potenti e soprattutto piccoli e maneggevoli.

Cosa ci aspetta il futuro?
Il computer quantico.

Cosa è il computer quantico?rainier_wafer
E’ un computer basato sul “qubit”.
Niente più chip miniaturizzati. Computer a nucleo atomico.

Già vedo la faccia spaventata di chi legge. Tranquilli spiego tutto con calma.

Diciamo subito cos’è un qubit.
E’ un bit speciale.
Cos’è un bit? Un modo per tirare fuori una informazione da una macchina.
Un bit rappresenta l’unità di misura della quantità d’informazione. Intuitivamente, equivale alla scelta tra due valori logici (sì/no, vero/falso, acceso/spento). In termini tecnici è una cifra binaria.
Una scelta tra due soli valori (0;1). Il numero 5 per esempio assume quattro valori (0101), il numero 9 assume i valori 1001 (4 bit).
Nella pratica si usa il “byte”, corrispondente a 8 bit in grado di assumere 256 possibili valori (2 elevato alla ottava potenza).
Servono, infatti, per dare una idea,  circa 200 caratteri (valori) diversi, lettere accentate comprese, per scrivere un qualsiasi testo di una lingua occidentale, servono circa 200 livelli di intensità per riprodurre un suono abbastanza fedele.

Ora che abbiamo capito (più o meno) cos’è un bit passiamo al “qubit”
Qubit, è la contrazione di “quantum bit“, è il termine per indicare il “bit” quantistico ovvero l’unità di informazione quantistica.
I bit quantistici, o qubit, possono essere considerati i “mattoncini” che costituiscono l’architettura di un processore quantistico.

Per definire il qubit è indispensabile introdurre innanzi tutto il concetto nuovo di “quanto di informazione”, cioè la più piccola porzione in cui una qualsiasi informazione codificata può essere scomposta; è quindi l’unità di misura dell’informazione codificata.
Al pari del bit, il qubit è un oggetto matematico con determinate specifiche proprietà. Il vantaggio nel trattare i qubit come entità astratte risiede nella libertà di costruire una teoria generale della computazione quantistica che non dipende dagli specifici sistemi utilizzati per la sua realizzazione.

Per farla breve l’informazione quantica si basa direttamente sulle proprietà del nucleo di un atomo.
qubit1In sostanza, il nucleo di un atomo è una sorta di magnete estremamente debole, che può “puntare” in due direzioni naturali (spin), “su” e “giù”.
Nel bizzarro mondo della meccanica quantistica, questo magnete può essere in entrambi gli stati simultaneamente: è il cosiddetto principio di sovrapposizione quantistica.
Le direzioni naturali sono equivalenti allo zero e all’uno (0,1) di un codice binario, usato nei processori tradizionali.
Ebbene alcuni scienziati australiani sono riusciti a controllare la direzione del magnete, “scrivendo” a tutti gli effetti un valore del suo spin. E successivamente sono riusciti a “leggere” questo valore, rendendo di fatto il nucleo un qubit funzionante.
Così facendo si è reso possibile memorizzare e recuperare informazioni direttamente sullo spin magnetico di un nucleo atomico.

La importanza di tale scoperta è notevole.
E’ particolarmente importante perché apre la strada allo sviluppo dei computer quantistici, migliaia di volte più potenti e veloci di quelli tradizionali.
Nel caso specifico questo “precisissimo qubit” è stato realizzato su un chip di silicio, che può essere cablato e gestito elettricamente, proprio come i circuiti integrati tradizionali.
Il silicio è il materiale dominante nel settore della microelettronica e il dispositivo è compatibile con la tecnologia attuale ed è facilmente scalabile.
Questo aumenterà profondamente la capacità di eseguire calcoli complessi, una volta che si assembleranno insieme più di un “qubit”.

Se sei arrivato fino in fondo, complimenti:  nella tua dieta non ci sono solo minestroni.

(fonte: newsletter Galileo)

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Informazioni su bruce

Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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30 risposte a Qubit

  1. Elisabetta Lelli ha detto:

    Spettacolare, Bruce!
    Se dovessi incontrarti ti consiglio sin d’ora di fuggire, perché mi metterei in quasi muta contemplazione delle tue conoscenze e non saprei dirti se ti legherei ad una sedia 🙂

    Eli

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    • bruce ha detto:

      Ciao Eli
      tranquilla, con gli amici/amiche in privato non parlo mai di queste cose, eppoi, malgrado l’età sono ancora veloce …. 😆

      Ho visto che scrivi anche in inglese.
      Buona giornata.

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    • bruce ha detto:

      Ciao,
      ho notato che hai reso personale il tuo blog.
      Evidentemente hai avuto i tuoi buoni e giusti motivi.
      Un saluto da SBT

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      • Elisabetta Lelli ha detto:

        Sì, Bruce.
        I motivi sono buoni e giusti, ma soltanto per quanto riguarda la mia “salvezza telematica.
        Qualcuno mi ha costretto ad eclissarmi, tante grazie ai suoi comportamenti miserevoli… anche sul web.
        A questo mondo esistono individui dotati di poteri particolari; sono capaci perfino di tirare fuori dai cilindri il sacrosanto diritto delle persone perbene a voler vivere (quantomeno) in pace.
        E, pensa!, c’è anche qualche “oglione” che gli dà credito.

        Bruce, io ti seguo. Se vuoi fare lo stesso basta che me lo chieda, ma non chiedermi come… tecnicamente. E’ già molto se riesco a distinguere il sole dalla luna, o Maestro SBttese delle Stelle & Affini ❤ :*

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  2. gabriarte ha detto:

    troppo difficile per me è già un successo essere riuscita a scrivere su un computer figurati se riesco a capire come funziona e quali sono i suoi meccanismi per me è arabo lascio ai giovani e agli ingegneri capirne i meccanismi mi basta il mio vecchio computer il quantico lo lascio a voi ciao buona serata

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    • bruce ha detto:

      Carissima, è vero sono cose complicate, ma fortuna vuole, come dicevo discutendo con un amico, che ci sono persone che usando le loro conoscenze e sfruttando l’intelligenza umana contribuiscono allo sviluppo scientifico e alla civiltà tecnologica a cui oggigiorno non se ne può più fare a meno.
      Buona giornata
      Bruce

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  3. ross ha detto:

    ohhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh
    Έχετε κάνει νέες κατακτήσεις 😀

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  4. ross ha detto:

    Ricordo il nome, erano computer veramente mostruosi, come l’Eniac:
    L’ENIAC assorbiva tanta energia elettrica che, alla sua prima messa in funzione, causò un black-out nel quartiere ovest di Filadelfia.
    Durante la presentazione ufficiale nel 1946 l’ENIAC fu in grado, in meno di un secondo, di moltiplicare il numero 97.367 per sé stesso 5.000 volte.
    Alla presentazione del calcolatore seguirono, oltre ai comunicati del Dipartimento di guerra, vari articoli in giornali popolari, quali ad esempio Newsweek, a dimostrazione dell’attenzione suscitata dall’ENIAC nell’opinione pubblica.
    Nell’inverno del 1946-1947 l’ENIAC venne smantellato dalla Moore School of Electrical Engineering e nel gennaio del 1947 la prima unità arrivò ad Aberdeen Proving Ground, nel Maryland. Nell’agosto del 1947 l’ENIAC divenne nuovamente operativo. Questo primo calcolatore elettronico digitale general purpose apriva nuove strade, non solo in campo scientifico.
    ————————————————————————
    Buon 25 aprile amico mio, e non correre troppo sulla spiaggia….
    Ross, 😀

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    • bruce ha detto:

      Ciao Rooooooooooooooooooosssssssssssssssssssss
      Credo che la stragrande maggioranza delle persone, per non dire la totalità, tranne gli addeti ai lavori, non sa nulla della storia dei computer, credo che pochissimi hanno sentito parlare dell’Univac e Eniac.
      Ma dobbiamo molto alle persone che hanno costruito questi “mostri”. Perchè ora non staremmo qui a scriversi.

      E già, domani si prevede una lunga paseggiata lungomare col mio amico. Correre è un parola grossa per me. 😆
      Ciao
      Bruce

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  5. MARGHIAN ha detto:

    Ciao bruce. Io non mi sono spaventato, ho letto con rinnovato entusiasmo. Mi hai ricordato qualcosa che ho letto sui computer quantistici e su quelli “molecolari”-si tratta come sai di far “roteare” delle molecole, non so bene..- per ottenere il “si’-no”, “O-1”, “on-off” e chi piu’ ne ha piu’ ne metta-. Inoltre dei ricercatori riuscirono a far crescere..dei neuroni in un chip.

    “Quantum bit”, ne vedremo delle belle.

    Non ho mai avuto occasione di visitare una macchina come l’ Univac, ma so, appunto, che un simile computer occupava una intera stanza, che gli imput ci venivano dati con le schede perforate. Ho sentito nominare anche il linguaggio “Fortran”.

    Dove si arrivera’ quando potremo usare computers che usano il teletrasporto delle proprieta’ di una particella?
    Oltre alla potenza e velocita’ di calcolo, inimmaginabile e’, per ora, la quantita’ di dati che saranno archiviati nella “memoria” dei computers quantistici.

    Tutto “parte” da Pascal, che costrui’ di sua invenzione una calcolatrice meccanica che faceva solo somme e sottrazioni. Ciao Bruce..e Blef.

    Marghian

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    • bruce ha detto:

      Eh eh, lo sapevo che non ti saresti spaventato … e che non mangi solo minestroni 😆

      Hai ragione, i programmi che prima scivevamo su carta, poi li digitavamo su una tastiera che traduceva e sfornava le istruzioni su schede perforate. Una montagna di schede che venivano a loro volta lette dal computer per la esecuzione vera e propria del programma. Bastava un errore di battitura ed ecco che una scheda bloccava tutto il programma. Ma ricordo che il computer ci indicava il numero della scheda sbagliata e questo ci permetteva di fare le correzioni. Ci passavamo pomeriggi interi. Calcoli su vettori, matrici, formule meccaniche. Un gran divertimento.
      Mi ricordo che esisteva un programma grafico fatto di ‘x’ che girava tra gli studenti con il quale ci siamo stampati il volto di Gesù. Io ci ho fatto un quadro, uno di questi giorni ci faccio una foto e la pubblico.
      Devi sapere inoltre che ho la prima (credo in Italia) macchinetta tascabile programmabile a 49 passi della Hewlett Packard, la HP25 che mi feci arrivare direttamente da Toronto. Ce l’ho ancora conservata, pensa che ha i contatti … in oro.
      Pascal, quanti ricordi, come dice la pubblicità della lavazza con Brignano.
      Ciao
      Bruce

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  6. mariella54 ha detto:

    Ciao Bruce ,non ci ho capito un’acca ,però sinceramente mi piacerebbe capire come funziona un computer ,sono la classica persona che smonta l’orologio per capirne il meccanismo,Tutto ciò che ho compreso è che in un futuro prossimo i computers saranno molto più veloci .Buon giovedi’

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    • bruce ha detto:

      Quello che hai capito è sufficiente, basta una … infarinatura, come si diceva una volta a scuola.
      Poi ad ognuno il suo ruolo nella società. Io … porto fuori il cane 😆
      Ciao

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      • MARGHIAN ha detto:

        Infatti, “infarinatura”, per me e’ sufficiente, ed a prooposito di “ruolo”, in ufficio io uso il computer (quando non ci sono utenti da servire) solo per trascrivere dei dati-copiandoli da schede cartacee su un “data base” in “Access” o su qualche tabella Word..al massimo mi servono “copia e taglia-incolla”, “”alt tab” per saltare da un file all’altro..come sai , “shift- canc” e qualche altra operazione di base.

        Ciao Bruce. E Bleff

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  7. MARGHIAN ha detto:

    Marie’. Non ci hai capito un’H? Pensa che io sono arrivato alla B… mi manca una lettera per arrivare all’ABC, e tu vuoi gia’ essere alla H? 🙂
    Scherzi a parte, e’ una materia estremamente complessa, molto affascinante pero’.

    Ciao Marie’.

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  8. raggioluminoso ha detto:

    Mi chiedo: come hai fatto a capire che mi ero spaventata che già non capivo più nulla?
    A parte gli scherzi, leggere questo post mi ha stupito allo stesso modo di quando ho scoperto che 1+1=2 è stato un trauma scoprire la matematica binaria.
    Ho trovato questo post molto interessante e ti faccio i miei complimenti e ti ringrazio per le informazioni. Questa sera non c’era minestrone nella mia dieta 🙂
    Un carissimo saluto e … alle 22.07 non perdere l’eclissi, aspetto un post quantico su questo 🙂

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    • bruce ha detto:

      Benvenuta “raggioluminoso”.
      Ho dato uno sguardo al tuo blog.
      Ne ho seguiti molti di blog a tema “poetico”. Ma te sei tra quelli “bravi”. Anche se come hai visto io sono più uno terra terra o cielo cielo (fai te). 😆
      Come ho fatto a capire? Esperienza, cara. Molti si sono avvicinati ai temi scientifici e poi hanno preferito … i minestroni, si degeriscono prima. 😆
      Buona giornata
      Bruce

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      • raggioluminoso ha detto:

        Grazie per l’accoglienza e per tutto e … rileggendo quanto avevo scritto nel mio commento … devo dire che la matematica binaria proprio non mi va giù … perchè 1+1=0 con il riporto di 1
        Ah ah ah… sono incorreggibile, però almeno si capisce che sono davvero sincera quando dico che per me è stato un trauma … lo è ancora oggi … mi pare
        E … mi sa che te sei super!
        Grazie per le belle parole, per la pazienza e grazie di tutto e … un forte abbraccio!

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  9. zebachetti ha detto:

    NO non faccio diete ma mamma mia l’ho letto un paio di volte ma ancora qualcosa sfugge vabbè ci ritornero m’interessa. Ma ascolta quando inventeranno un computer che andrà a lavorare al mio posto ed io me starò tranquillo a casa magari a scrivere? ciao Bruce a presto

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    • bruce ha detto:

      Grande nazz, lo so che l’argomento è complicato, ti confesso che anch’io all’epoca della università ho fatto fatica a capire la teoria “quantistica”.
      Ieri qui … tutti al mare e ristoranti pieni.
      Ciao
      Bruce

      Mi piace

  10. bruce ha detto:

    😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆
    ancora
    😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆
    😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆
    ed ancora
    😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆 😆
    grande Ross.
    Era una giornata un po’ così, me l’hai trasformata. 😆
    Ciaoooooooooo
    (immagino che tu non c’eri in nessuna di queste scenette :lol:)

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  11. MARGHIAN ha detto:

    Ross, vedendo il video ho capito perche’ Bruce…. 😆 😆 😆 😆
    Voi guidate in modo..quantistico, cosi’ come i fisici non sanno dove va a parare un elettrone se si sa “a quanto corre” ne’ sanno “a quanto corre” se conoscono dove si e’ “parcheggiato”- la sua posizione-., E’ il cosiddetto “principio di intererminazione” di Heisemberg, e pare che non si possa determinare nemmeno dove andate con la macchina… 🙂

    Oppure sembrate qualcosa come i moti browniani, i piccolissimi frammenti che nell’acqua si muovono…beh, come le donne al volante.

    Pero’ e’ soltanto una nomea, dai!
    Un falso, come si dice “da queste parti” per ufo e alieni… :mrgreen:

    Ciao.

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    • MARGHIAN ha detto:

      Ma….come mi sono espresso! Questa volta il caotico sono io.
      Volevo dire, “semplicemente”: “se si sa “a quanto corre” l’elettrone, i fisici non sanno “dove si e’ parcheggiato” (la sua posizione) o viceversa, se sanno dov’ e’ l’elettrone, non sanno a quanto corre”.

      Ciao.

      Mi piace

      • ross ha detto:

        le donne al volante hanno una caricap ari all’elettrone è quando cercano di parcheggiare che diventano positroniche, e allorapuò succedere di tutto…. 😀
        Ragazzi, mis iprospetta un’altra settimana pesante, spero di farcela….
        ciao ciao

        Mi piace

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