Quantum Bit: i bit fantasma!

Mag 22, 2018

Così come nell’ambito classico di computazione , il bit è definito come l’unità di misura dell’informazione avente solo due stati (0, 1), nell’ambito quantistico esso è sostituito dal quantum bit, o Qubit che sta alla base dell’idea dei computer quantistici di questi anni.

Costruito per la prima volta negli anni ’80 del 900, il qubit presenta ancora similarità col semplice concetto di bit: infatti anch’esso si può trovare ancora in 2 stati (0, 1).

La peculiarità di quest’ultimi però, è insita nel concetto di ‘Sovrapposizione coerente di stati’, una definizione molto lontana dall’immaginario collettivo ma che ben descrive la funzionalità di essi.

 Differenze tra un bit classico e un quantum bit. Fonte: quora.com

 

Essere in ‘Sovrapposizione Coerente’ o ‘Superposition’ significa trovarsi nello stesso istante in uno stato e nell’altro, il che non vuol dire averne uno in più, bensì essere in entrambi.

Questo concetto può essere ben descritto utilizzando la semplice algebra lineare con la notazione di Dirac:

                                                    

Cercando di capire il valore , ci accorgiamo che essi assumeranno il valore di 0 con una certa probabilità (alfa^2) e il valore di 1 con un’altra percentuale di probabilità (beta^2); ogni stato però avrà una ricaduta sull’altro e viceversa ed un valore massimo corrispondente a 1.

E quindi, avere la possibilità di essere in entrambi, per un computer, significa aumentare esponenzialmente la potenza di calcolo. Infatti, analizzando le possibilità, un computer tradizionale giunge ad un’unica delle 2^n possibili combinazioni dei registri e sarà salvata quella sola. Mentre i registri di un computer quantistico possono trovarsi in tutte le combinazioni (2^n) contemporaneamente e quindi trovare la soluzione migliore in un tempo infinitesimo.

Dopo aver descritto il concetto di Qubit singolo, proviamo ora ad inserirne due o più e vedere il loro comportamento.

Il fenomeno a cui giungeremmo è proprio l’entanglement quantistico: quando un qubit assume un valore determinato dai coefficienti alfa e beta, cosa succede al secondo che interagisce col primo? Esso sarà influenzato e agirà di conseguenza: assumerà un valore determinato dalla relazione che esso possedeva con quello precedente.

Spiegazione della citazione sottostante “Spooky action at distance”. Fonte: BlackraiserReporter

Per questo motivo Einstein definì il processo:

                                             “Spooky Action at a Distance”

proprio perchè quasiasi fosse stata la distanza tra due particelle in entanglement (in questo caso i qubit) esse avrebbero interagito istantaneamente.

Filippo Colangelo

 

 

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CHI SONO

Ciao! Sono Filippo Colangelo, frequento il primo anno di Ingegneria al Politecnico di Torino e seguo il corso di Rivoluzione Digitale del Professor De Martin.

Faccio parte del gruppo ‘Compution’ che studia lo sviluppo dei vari tipi di computer. In particolare mi occupo della parte relativa ai computer quantistici e quantum computing.

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 https://twitter.com/filippocolang

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