A trasfurmazioni digitale cambia u mondu più veloce chè mai. Amparate nantu à i cuncetti chjave di l'era digitale diventerà ancu più criticu cù l'arrivu imminenti di una altra nova onda di tecnulugia capace di trasfurmà mudelli esistenti cù una velocità è una putenza stupendenti: l'informatica quantistica.
In questu articulu, paragunemu i cuncetti basi di l'informatica tradiziunale è l'informatica quantistica, è cuminciamu ancu à scopre a so applicazione in diverse aree.
Chì sò e proprietà quantum?
In tutta a storia, l'omu hà sviluppatu a tecnulugia cum'è sò ghjunti à capisce u funziunamentu di a natura attraversu a scienza. Trà l'anni 1900 è 1930, l'studiu di certi fenomeni fisichi chì ùn eranu ancu bè capiti detti nasce una nova tiuria fisica : a Meccanica Quantistica. Sta tiuria descrive è spiega u funziunamentu di u mondu microscòpicu, l'habitat naturali di molécule, atomi è elettroni.
Ùn solu ùn hà sappiutu spiegà sti fenomeni, ma hà ancu permessu di capisce chì a realità subatomica travaglia in una manera completamente contra-intuitiva, quasi magica, è chì l'avvenimenti si sò in u mondu microscòpicu chì ùn si trovanu micca in u mondu. mondu macroscopicu.
Queste proprietà quantum includenu a superposizione quantistica, l'entanglement quantum, è a teleportazione quantistica.
- A superposizione quantistica descrive cumu una particella pò esse in diversi stati à u stessu tempu.
- Entanglement quantum descrive cumu dui particeddi ponu esse purtati à un statu "intricatu" è, dopu, rispundenu quasi simultaneamente in u listessu modu, malgradu a so distanza fisica. In altri palori, ponu esse piazzati quant'è l'altru si vulete, è, quandu interagisce cù unu, l'altru reagisce à quella stessa interazzione.
- Teleportazione quantistica usa quantum entanglement per mandà infurmazione da un locu in u spaziu à l'altru senza avè bisognu di viaghjà à traversu u spaziu.
L'informatica quantistica hè basatu annantu à sti pruprietà quantum di natura subatomica.
In questu casu, a cunniscenza d'oghje di u mondu microscòpicu per mezu di a Meccanica Quantistica ci permette di inventà è di cuncepimentu di tecnulugia capaci di migliurà a vita di e persone. Ci hè parechje tecnulugii diffirenti chì utilizanu fenomeni quantistici, è alcuni di elli, cum'è i laser o l'imaghjini di risonanza magnetica (MRI), sò stati per più di mezu seculu.
Chì ghjè l'informatica quantistica?
Per capiscenu cumu funziona l'informatica quantistica, hè utile per spiegà prima cumu l'urdinatori chì usemu ogni ghjornu, riferiti in questu articulu cum'è computers digitale o classicu, travaglianu. Questi, cum'è tutti l'altri dispositi elettronichi, cum'è tablette o telefunini, utilizanu bits cum'è e so unità fundamentali di memoria. Questu significa chì i prugrammi è l'applicazioni sò codificati in bits, vale à dì in una lingua binaria di zeri è uni.
Ogni volta chì interaccettamu cù qualsiasi di sti dispositi, per esempiu pressu una chjave nantu à u teclatu, stringhe di zeri, è quelli sò creati, distrutti è / o mudificati in l'urdinatore.
A quistione interessante hè, chì sò questi zeri è quelli fisicamenti in l'urdinatore? U zeru è unu stati di i bits currispondenu à u currente elettricu chì scorri, o micca, attraversu parti microscòpichi chjamati transistori, chì agiscenu cum'è switches. Quandu ùn ci hè micca corrente, u transistor hè "off" è currisponde à un bit 0, è quandu hè flussu, hè "on" è currisponde à un bit 1.
In una forma più simplificata, hè cum'è s'è i bits 0 è 1 currispondenu à i buchi, cusì chì un pirtusu viotu hè un pocu 0 è un pirtusu occupatu da un elettrone hè un pocu 1. Avà chì avemu una idea di cumu funziona l'urdinatori d'oghje. , pruvemu à capisce cumu funziona l'informatica quantistica.
Da bit a qubit
L'unità fundamentale di l'infurmazioni in l'informatica quantistica hè u quantum bit o qubit. Qubits sò, per definizione, sistemi quantum à dui livelli chì, cum'è bits, ponu esse à u livellu bassu, chì currisponde à un statu di eccitazione bassa o energia definita cum'è 0; o à u livellu altu, chì currisponde à un statu di eccitazione più altu o definitu cum'è 1.
In ogni casu, è quì si trova a diferenza fundamentale cù l'informatica classica, i qubits ponu ancu esse in qualsiasi di un numeru infinitu di stati intermedi trà 0 è 1, cum'è un statu chì hè a mità 0 è a mità 1, o trè quarti di 0 è un quartu. di 1. Stu fenominu hè cunnisciutu cum'è superposition quantum è hè naturali in sistemi quantum.
Algoritmi quantistici: Esponenzialmente più putenti è efficaci computing
U scopu di l'informatica quantistica hè di prufittà di sti pruprietà quantum di qubits, cum'è sistemi quantistici, per esse capace di eseguisce algoritmi quantistici chì utilizanu a superposizione è l'entanglement per offre una putenza di trasfurmazioni assai più grande di quelli classici.
Hè impurtante di nutà chì u veru cambiamentu di paradigma ùn cunsiste micca à fà a listessa cosa chì l'urdinatori digitali o classici - l'attuale - ma più veloce, cum'è parechji articuli pretendenu erroneamente, ma piuttostu chì l'algoritmi quantistici permettenu di fà certe operazioni. realizatu in una manera completamente diversa; chì spessu hè più efficiente - vale à dì, in assai menu tempu o cù assai menu risorse di calculu-.
Fighjemu un esempiu concretu di ciò chì questu implica. Imaginemu chì simu in San Francisco è vulemu sapè quale hè a megliu strada per New York da un milione di opzioni per ghjunghje (N = 1,000,000 1,000,000 XNUMX). Per pudè usà l'urdinatore per truvà a strada ottima, avemu bisognu di digitalizà XNUMX d'opzioni, chì implica a traduzzione in lingua di bit per l'urdinatore classicu è in qubits per l'urdinatore quantum.
Mentre chì un computer classicu averia bisognu di passà per tutti i chjassi unu à unu finu à truvà u desideratu, un computer quantisticu prufittà di un prucessu cunnisciutu cum'è parallelismu quantisticu chì li permette, essenzialmente, di cunsiderà tutti i percorsi in una volta. Questu implica chì l'urdinatore quantum hà da truvà a strada ottimale assai più veloce di l'urdinatore classicu, per via di l'ottimisazione di e risorse usate.
Per capisce e differenze in a capacità computazionale, cù n qubits pudemu fà l'equivalente à ciò chì saria pussibule cù 2n bits. Hè spessu dettu chì cù circa 270 qubits pudete avè più stati di basa in un computer quantisticu - stringhe più diverse è simultanee di caratteri - chì u numeru di atomi in l'universu, chì hè stimatu à circa 2.80. Un altru esempiu hè chì hè stimatu chì cun un computer quantisticu trà 2000 è 2500 qubits pudete rompe praticamente tutta a criptografia usata oghje (cunnisciutu cum'è criptografia di chjave publica).
In quantu à a criptografia, ci sò numerosi vantaghji à utilizà computing quantistico. Sì dui sistemi sò puramente intricati, questu significa chì sò correlati l'una cù l'altru (vale à dì, quandu unu cambia, l'altru cambia ancu) è nisun terzu ùn sparte sta correlazione.
Purtà si
Semu in un tempu di trasfurmazioni digitale in quale diverse tecnulugia emergenti cum'è blockchain, intelligenza artificiale, droni, Internet di e cose, realtà virtuale, 5G, stampanti 3D, robots o veiculi autònomi sò sempre più prisenti in parechji campi è settori.
Sti tecnulugii, chì sò disposti à migliurà a qualità di a vita umana accelendu u sviluppu è generendu impattu suciale, avanzanu oghje in parallelu. Solu raramente vedemu cumpagnie chì sviluppanu prudutti chì sfruttanu cumminazzioni di duie o più di sti tecnulugia, cum'è blockchain è IoT o droni è ntilliggenza artificiali.
Mentre ch'elli sò destinati à cunverge è cusì generà un impattu esponenzialmente più grande, u primu stadiu di u sviluppu in quale si trovanu è a scarsità di sviluppatori è persone cun sfondate tecniche significanu chì e cunvergenze sò sempre un compitu pendente.
A causa di u so putenziali disruptive, i tecnulugii quantistici ùn sò micca solu cunvergenti cù tutte queste tecnulugii novi, ma ancu avè una larga influenza annantu à quasi tutti. Informatica quantistica minacciarà l'autentificazione, u scambiu è l'almacenamiento sicuru di dati, avendu un impattu più grande nantu à quelli tecnulugii in quale a criptografia ghjoca un rolu più pertinenti, cum'è a cibersigurtà o a blockchain.
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