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Computer quantistici: realta’ che si avvicina

Un gruppo di ricerca internazionale guidato da scienziati dell’Università di Bristol nel Regno Unito ha sviluppato un nuovo metodo per la computazione quantistica che potrebbe essere presto usato per fare calcoli complessi impossibili con gli odierni computer. La ricerca è stata in parte finanziata dal progetto QUANTIP (“Quantum integrated photonics”) che ha ricevuto poco più di 2 Mio EUR nell’ambito del tema “Tecnologie dell’informazione e della comunicazione” (TIC) del Settimo programma quadro (7° PQ). Lo studio è stato presentato sulla rivista Science.

Per questo studio, gli scienziati hanno sviluppato un chip di silicio che potesse essere usato per effettuare calcoli e simulazioni complessi usando particelle quantistiche. Secondo loro questo dispositivo rappresenta una nuova via verso un computer quantistico – un potente tipo di computer che usa bit quantistici (qubit) invece dei tradizionali bit usati nei computer attuali.

Diversamente dai bit o transistor tradizionali, che possono trovarsi in uno di soltanto due stati in ogni momento (1 o 0), un qubit può essere in diversi stati allo stesso tempo e può essere usato per contenere ed elaborare una quantità molto maggiore di informazioni più velocemente.

“Sono molti a pensare che il computer quantistico non diventerà realtà prima di almeno 25 anni,” ha detto il professor Jeremy O’Brien, direttore del Centro di fotonica quantistica dell’Università di Bristol. “Noi crediamo però che usando questa nuova tecnica, un computer quantistico potrebbe, tra meno di 10 anni, effettuare calcoli che sono al di sopra delle capacità dei computer tradizionali.”

Questa nuova tecnica usa due particelle di luce identiche (fotoni) che si muovono lungo una rete di circuiti in un chip di silicio per condurre un esperimento conosciuto come passeggiata quantistica. Esperimenti di passeggiate quantistiche che usano un fotone sono stati condotti in precedenza e possono persino essere modellizzati in modo preciso dalla fisica delle onde classica. Questa è però la prima volta che una passeggiata quantistica è stata effettuata con due particelle e le implicazioni sono di vasta portata.

“Usando un sistema con due fotoni, possiamo effettuare calcoli che sono esponenzialmente più complessi di prima,” ha detto il professor O’Brien. “È sicuramente l’inizio di un nuovo campo nelle scienze dell’informazione quantistiche e preparerà la strada ai computer quantistici che ci aiuteranno a capire i problemi scientifici più complessi.”

Il professore suggerisce che la tecnica “potrebbe farci capire meglio processi importanti e aiutare, per esempio, nello sviluppo di cellule solari più efficienti”. Potrebbe anche essere usato per la creazione di motori di ricerca ultra veloci ed efficienti, per progettare materiali high-tech e nuovi prodotti farmaceutici.

Gli scienziati sostengono che il passaggio dall’uso di un fotone all’uso di due fotoni è stato tutt’altro che banale “perché le due particelle devono essere identiche sotto ogni aspetto e a causa del modo in cui queste particelle interferiscono, o interagiscono, l’una con l’altra. Non c’è niente di direttamente simile a questa interazione al di fuori della fisica quantistica”. Ma aggiungono che questo sviluppo non è un punto di arrivo.

“Adesso che possiamo realizzare e osservare passeggiate quantistiche con due fotoni, il passaggio a un dispositivo a tre fotoni, o multi-fotoni, è relativamente semplice, ma i risultati saranno altrettanto entusiasmanti,” ha detto il professor O’Brien. “Ogni volta che aggiungiamo un fotone, la complessità del problema che siamo in grado di risolvere aumenta in modo esponenziale, quindi se una passeggiata quantistica con un fotone ha 10 risultati, un sistema a due fotoni può dare 100 risultati e un sistema a tre fotoni 1000 soluzioni e così via.”

Il gruppo di ricerca ha adesso in programma di usare il chip per effettuare simulazioni meccaniche quantisitche e per aumentare la complessità degli esperimenti non solo aggiungendo più fotoni ma anche usando circuiti più grandi.

Per maggiori informazioni, visitare:

QUANTIP:
http://qurope.eu/projects/quantip

Science:
http://www.sciencemag.org/

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