Corruzione della fisica moderna 13: computer quantistico?

Un computer quantistico con pochi qubit non è piccolo.

Da Claes Johnson ( le altre parti qui )


Il calcolo quantistico è il prossimo clamore della fisica moderna che dovrebbe fornire una potenza di calcolo illimitata. Il computer digitale standard è una raccolta di  bit, ciascuno dei quali  assume il valore digitale 0 o 1, mentre un computer quantistico dovrebbe essere una raccolta di qubit, ciascuno dei quali assume i valori di due diversi stati quantistici in sovrapposizione  che rappresentano un sistema a due stati  come un piano bidimensionale costruito da due assi coordinati perpendicolari. Mentre un bit può assumere due valori come cifra binaria, uno stato qubit può assumere molti valori. La ricchezza di espressione dovrebbe migliorare danpunti su una linea a2nvertici di ann-cubo per un sistema conncomponenti.   


L'idea di un computer quantistico, per quanto ora posso capire, è usare in qualche modo la ricchezza del qubit per eseguire molti calcoli su ciascun qubit contemporaneamente in parallelo e quindi migliorare la potenza di calcolo. Alcune operazioni possono essere eseguite su stati quantistici qubit per formare  porte logiche quantistiche. La misurazione quantistica dello stato di un qubit distrugge la sovrapposizione in uno dei due stati come una proiezione sugli assi delle coordinate che rappresentano la probabilità.  Si suppone che l' entanglement quantistico correli lo stato di due cubiti separati nello spazio. I dettagli tecnici dell'informatica con i qubit sono complicati. 


Non è noto se sia possibile costruire un computer quantistico in grado di svolgere compiti reali di interesse. Quali sono allora le probabilità? Centrale è l'idea della sovrapposizione di stati , come il gatto di Schrödinger che si sovrappone all'essere un po' vivo e un po' morto. O un atomo in sovrapposizione di stato fondamentale e stato eccitato, il che sembra strano. La sovrapposizione è un'espressione della linearità dell'equazione di Schrödinger multidimensionale che dovrebbe modellare la fisica atomica. Ma il significato fisico e la capacità di modellazione di un'equazione di Schrödinger multidimensionale è uno dei principali problemi irrisolti della fisica moderna, come chiarito in Corruzione 3 . Come può la fisica atomica essere lineare consentendo la sovrapposizione? Le probabilità sembrano scarse. Ma gli sforzi continuano.

Molti violoncelli come supercomputer


Possiamo confrontarci con una corda vibrante governata da un'equazione d'onda lineare che crea dopo l'eccitazione del dito o dell'arco un tono con timbro specifico come sovrapposizione di armoniche con ampiezze diverse. Ciò offre una ricca espressione di timbro variabile da diverse forme di eccitazione che si aprono per utilizzare la corda per qualche forma di calcolo. Il timbro di uscita può essere misurato attraverso il suo spettro in un'analisi di frequenza, mentre la fisica dell'eccitazione in ingresso di un timbro specifico può essere difficile da realizzare. Ma usare un violoncello come computer può essere più facile che costruire un computer quantistico...

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