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#computerquantistico
tecnowiz · 2 months
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I segreti del computer quantistico: come funziona e quali sono le sue potenzialità
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Nel mondo dell’informatica quantistica, una rivoluzione sta prendendo forma sotto i nostri occhi. I computer quantistici promettono di superare i limiti dei computer tradizionali, aprendo la porta a un futuro della tecnologia pieno di potenzialità inimmaginabili. Ma come funziona esattamente un computer quantistico e quali segreti nasconde?
I segreti del computer quantistico: come funziona e quali sono le sue potenzialità. Sfrutta la potenza del calcolo quantistico per rivoluzionare il tuo business!
Il computer quantistico rappresenta una rivoluzione in corso con il potenziale per trasformare il nostro mondo. Svelare i suoi segreti e superare le sfide tecniche attuali ci permetterà di accedere a nuove possibilità e di plasmare il futuro della tecnologia. In questo articolo, esploreremo i segreti del computer quantistico, analizzando il suo funzionamento e le sue potenzialità. Scopriremo come questa innovativa forma di calcolo potrebbe plasmare il futuro della tecnologia e rivoluzionare il modo in cui affrontiamo complessi problemi computazionali.
Come funziona il computer quantistico?
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Il computer quantistico si basa sui principi della meccanica quantistica, un ramo fondamentale della fisica che descrive il comportamento delle particelle subatomiche. A differenza dei tradizionali computer digitali, che utilizzano bit binari per rappresentare informazioni come 0 o 1, i computer quantistici utilizzano qubit, unità di informazione quantistica che possono rappresentare sia 0 che 1 contemporaneamente grazie al fenomeno della sovrapposizione quantistica. La sovrapposizione quantistica è solo uno dei concetti chiave dell'informatica quantistica. Un altro concetto fondamentale è l'entanglement quantistico, che permette ai qubit di essere correlati in modo che lo stato di uno qubit possa influenzare lo stato di un altro, anche se sono separati da distanze enormi. Questa proprietà consente ai computer quantistici di eseguire calcoli paralleli su un numero enorme di configurazioni, offrendo un'enorme potenza di calcolo.
Potenzialità del computer quantistico
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Il computer quantistico apre la strada a una serie di applicazioni rivoluzionarie. Una delle aree più promettenti è la criptografia quantistica, in cui i qubit possono essere utilizzati per garantire comunicazioni sicure. Poiché gli intrusi non possono osservare o manipolare lo stato quantistico senza alterarlo, la criptografia quantistica potrebbe fornire un livello di sicurezza senza precedenti per la trasmissione di dati sensibili. Un'altra potenzialità del computer quantistico è nell'ambito della simulazione. Grazie alla loro capacità di eseguire calcoli paralleli su un numero enorme di configurazioni, i computer quantistici potrebbero essere utilizzati per simulare sistemi complessi, come ad esempio processi chimici o biologici. Questo apre la strada a nuove scoperte scientifiche e a una migliore comprensione del mondo che ci circonda. Inoltre, i computer quantistici potrebbero fornire soluzioni più efficienti per problemi computazionali difficili, come l'ottimizzazione dei trasporti, la progettazione di farmaci e la scoperta di nuovi materiali. Grazie alla loro potenza di calcolo, potrebbero affrontare in modo rapido e preciso problemi che sarebbero al di là delle capacità dei computer tradizionali.
Il futuro della tecnologia quantistica
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Nonostante l'entusiasmo e le potenzialità, i computer quantistici si trovano ancora in una fase di sviluppo embrionale. Sono necessari progressi significativi nella progettazione e nella realizzazione di qubit stabili e coerenti per rendere i computer quantistici scalabili e commercialmente accessibili. Tuttavia, molte aziende e istituti di ricerca stanno investendo risorse considerevoli nello sviluppo di questa tecnologia, e i progressi sono stati notevoli negli ultimi anni. Il futuro della tecnologia quantistica è ancora incerto, ma è chiaro che questa forma di calcolo avrà un impatto significativo sulle nostre vite. Potrebbe portare a scoperte scientifiche rivoluzionarie, migliorare la sicurezza delle comunicazioni e affrontare problemi computazionali complessi in modi mai visti prima. A mano a mano che i segreti del computer quantistico vengono svelati, sarà affascinante vedere come questa tecnologia si evolve viene integrata nella nostra società sempre più concretamente.
Conclusione
Nonostante i progressi compiuti, i computer quantistici sono ancora in fase di sviluppo e richiedono ulteriori ricerche e innovazioni. Tuttavia, l'impatto potenziale di questa tecnologia è enorme e potrebbe trasformare il modo in cui affrontiamo i problemi computazionali e ci rapportiamo alla tecnologia. Il futuro della tecnologia quantistica è ancora incerto, ma una cosa è sicura: i segreti del computer quantistico stanno gradualmente venendo svelati, aprendo le porte a un mondo di possibilità senza precedenti.
Note finali
E siamo arrivati alle note finali di questa guida. I segreti del computer quantistico: come funziona e quali sono le sue potenzialità. Ma prima di salutare volevo informarti che mi trovi anche sui Social Network, Per entrarci clicca sulle icone appropriate che trovi nella Home di questo blog, inoltre se la guida ti è piaciuta condividila pure attraverso i pulsanti social di Facebook, Twitter, Pinterest, Tumblr e Instagram per far conoscere il blog anche ai tuoi amici, ecco con questo è tutto Wiz ti saluta. Read the full article
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scienza-magia · 2 months
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Da google premio milionario per algoritmi quantistici
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Google offre 5 milioni a chi troverà il modo di usare i computer quantistici. Il colosso ha lanciato un concorso in collaborazione con la fondazione XPrize, nella speranza di trovare l'idea giusta per sfruttare la potenza del calcolo quantistico. Se non avete idea di quali potrebbero essere le applicazioni dei computer quantistici, non preoccupatevi: non lo sa nemmeno Google. Proprio per questo, Big G ha organizzato un concorso in collaborazione con la fondazione XPrize per trovare degli usi concreti per questi peculiari strumenti basati sui qubit, mettendo in palio un premio del valore di cinque milioni di dollari da distribuire tra i vincitori. Sia Google che la fondazione sono convinti che il concorso, aperto a chiunque, contribuirà a far sì che la tecnologia dei computer quantistici possa essere integrata in ambiti meno astratti rispetto a quelli attuali, allontanandosi dalla risoluzione di problemi matematici e crittografici.
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Nel mondo dell'informatica tradizionale, l'unità fondamentale è il bit, che può esistere in uno dei due stati: acceso (1) o spento (0). Al contrario, la tecnologia quantistica adotta il concetto di qubit, che può trovarsi in più stati simultaneamente (1 e 0 allo stesso tempo, quindi). I computer di questo tipo utilizzano i principi della meccanica quantistica per eseguire calcoli complessi a velocità superiori alla norma o in modi che non sarebbero possibili utilizzando i bit. L'informatica quantistica e le basi del futuro Il campo dell'informatica quantistica dispone già di strumenti e piattaforme per sperimentare ed esplorare problemi pratici che hanno un impatto reale sul mondo, che però sono ancora poco integrati. Xprize e Google sperano che i partecipanti al concorso sviluppino nuovi algoritmi, applicazioni e modelli dei computer a qubit per fare in modo che i computer quantistici riescano ad affrontare sfide globali complesse, come la crisi del clima, la sostenibilità o la salute. Nonostante i notevoli sforzi nel settore, a oggi non esiste ancora un computer quantistico in grado di risolvere un problema in modo migliore rispetto a uno convenzionale. L'obiettivo della competizione è quello di gettare delle basi teoriche per applicazioni reali, per poi valutarne la fattibilità una volta che saranno disponibili strumenti sufficientemente potenti. Tra gli esempi citati sul sito di Xprize ci sono il miglioramento del processo che porta alla scoperta di nuovi farmaci, simulazioni più efficienti dei carichi sostenibili da una rete elettrica o la modellizzazione di nuovi materiali per ridurre le emissioni di anidride carbonica. I 5 milioni di dollari in palio saranno suddivisi in un primo premio da 3 milioni di dollari (che potrà essere condiviso al massimo da tre persone), un altro milione che verrà suddiviso tra un massimo di cinque finalisti, e 50mila dollari assegnati dai 20 semifinalisti. I partecipanti hanno tre anni di tempo per sviluppare le loro idee. "In linea di principio, sono molto ottimista sul fatto che troveremo algoritmi davvero utili. Non sono altrettanto ottimista sulla possibilità che nei prossimi tre anni riusciremo a capire questi algoritmi e di implementarli sui futuri hardware", ha commentato Bill Fefferman, esperto del settore e professore di computer science all'Università di Chicago. Google sta lavorando intensamente allo sviluppo di computer quantistici sempre più potenti. Nel 2019 il colosso ha rivelato di aver realizzato un dispositivo con una capacità di elaborazione di 53 qubit, raggiungendo la soglia di 70 qubit quattro anni dopo. Uno studio condotto dalla stessa società suggerisce che con questo livello di elaborazione un problema matematico che richiederebbe 47 anni per essere risolto utilizzando un supercomputer (come Frontier, uno dei più potenti al mondo) verrebbe risolto istantaneamente. Al momento l'azienda che vanta il computer quantistico più potente al mondo è la startup Atom Computing; la società sostiene di aver realizzato un hardware con una capacità di elaborazione di ben 1180 qubit, che conta di mettere a disposizione dei clienti il prossimo anno. Read the full article
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enkeynetwork · 4 years
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Il super computer quantistico di Honeywell
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Il racconto delle creazione del super computer quantistico di Honeywell potrebbe entrare nella storia della tecnologia come quella di una Cenerentola moderna. Honeywell, un’azienda statunitense fondata nell’Indiana agli inizi del secolo scorso, si è fatta le ossa producendo termostati ed è arrivata nel 2020 a sfondare con la creazione di un supercomputer quantistico che fa invidia a quello di Google e di IBM. Chi fa da sé fa per tre Come dichiarato a grandi lettere sul loro sito: Perché aspettare il futuro, quando puoi crearlo? Questo devono essersi detti i dirigenti di Honeywell 10 anni fa, quando il progetto del super computer quantistico è stato lanciato. Partendo dall’essere esperti nella produzione di termostati, Honeywell ha ampliato le sue aree di competenza nel settore nucleare, aerospaziale e della difesa, passando per le tecnologie della costruzione e senza tralasciare neanche l’industria automobilistica.  Insomma, negli anni Honeywell ha dimostrato di non avere paura e di poter essere un’azienda competente in settori tecnologici di svariata natura. Il super computer quantistico, un sogno nel cassetto Ma non bastava! A coronare i successi di questa piccola azienda è arrivato nel 2020 il super computer quantistico.  Honeywell ha formato un team di esperti esponenti dei vari settori coperti dal suo business e ha messo in opera la creazione del suo supercomputer.  La Read the full article
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The universe is a quantum computer. Since you can simulate any set of particle interactions with a quantum computer made of the same number of particles, then there’s no practical difference between the universe and a quantum computer simulating the universe
David Walton, Supersymmetry.
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Il computer quantistico di Google ha eseguito ...
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Il computer quantistico di Google ha eseguito la simulazione chimica più complessa di sempre
Google ha usato Sycamore, il suo computer quantistico, per eseguire la simulazione chimica più complessa di sempre, che modellizza il comportamento di una lunga catena di atomi di idrogeno Non è passato troppo tempo da quando ve ne abbiamo raccontato caratteristiche e potenzialità, usando non a caso la parola supremazia. A quanto pare, ne avevamo ben donde: Sycamore, il super computer quantistico in mano a Google, ha appena eseguito con successo la simulazione chimica più complessa di sempre, modellizzando con successo il comportamento di una lunga catena di atomi di idrogeno. Lo ha annunciato Ryan Babbush, capo della divisione di algoritmi quantistici di Big G, parlando alla conferenza Q2B, appena terminata in California: “È un risultato di cui siamo molto fieri”, ha spiegato, “dal momento che i qubit che abbiamo utilizzato e il numero degli elettroni che abbiamo modellizzato sono il doppio di qualsiasi simulazione chimica mai eseguita finora”.
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computer-quantistico La simulazione del comportamento di macromolecole è una delle applicazioni dei computer quantistici a cui si guarda con più aspettative. Tali molecole, infatti, sono molto difficili da modellizzare usando computer classici – come ricorda il New Scientist, con l’aumentare della dimensione della molecola, i calcoli si fanno troppo lunghi e complessi per poter essere eseguiti da computer al silicio. Di contro, i computer quantistici sfruttano le potenzialità dei qubit (la minima entità di informazione, equivalente al bit classico) per eseguire (alcuni) calcoli in modo molto più veloce: “Gli atomi sono quantistici, i processori sono quantistici”, ha commentato tautologicamente Linghua Zhu del Virginia Tech, non coinvolto nel lavoro. “Stiamo usando la meccanica quantistica per simulare la meccanica quantistica”. Tutto torna, dunque. Finora, la molecola più grande mai simulata con un computer quantistico è stato l’idruro di berillio, composto da un atomo di berillio e due atomi di idrogeno. La simulazione di oggi, invece, è relativa a una molecola molto più grande, costituita da una catena di ben 12 atomi di idrogeno, peraltro non esistente in natura. Per portarla a termine, i ricercatori di Google hanno usato alcuni (non è dato sapere quanti) dei 54 qubit a disposizione di Sycamore: “Le catene di atomi di idrogeno”, ha detto ancora Babbush, “sono tra le più simulate nel campo della chimica quantistica, perché si tratta di sistemi relativamente semplici da espandere”, attaccandovi nuovi atomi. E sebbene questa specifica simulazione non rientri tra quelle che un computer classico non sarebbe in grado di portare a termine, “dimostra comunque”, ha concluso Zhu, “la potenza del computer quantistico di Google”. di: Sandro Iannaccone (Giornalista scientifico) Fonte: Read the full article
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computerquantistici · 5 years
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Dalla storia al funzionamento di un computer quantistico
Ehilà, finalmente ci si rivede! Io sono sempre Enrico e questo è il mio secondo post sul blog. Invece di discutere ancora sulla mia prima esperienza personale con internet (argomento dello scorso post), in questo articolo vi parlerò di come la ricerca scientifica è stata determinante ed è tuttora alla base del funzionamento di un computer quantistico, e su quali principi fisici si basa questa nuova frontiera. Ma prima di iniziare in “medias res” e capire cos’è un computer quantistico e come funziona, analizziamo qualche pillola sulla storia dei computer quantistici. L’origine della storia risale al 1982, quando R. Feynman, fisico statunitense, espone la teoria ipotizzandone la realizzazione, definendoli «macchine di elaborazione che permettono lo studio di sistemi quantistici difficili da studiare in laboratorio e impossibili da modellare con un supercomputer». Successivamente nel 1985 D. Deutsch descrisse per primo la logica di un calcolatore quantistico, il quale avrebbe dovuto utilizzare il parallelismo quantico, ovvero la possibilità di operare calcoli in parallelo e non sequenziali, e la possibilità di elaborazione generalista, quindi di non sottostare alla logica booleana e senza avere l’obbligo predeterministico di interazioni o funzioni logiche. Infine, Deutsch andò oltre la tesi di Church-Turing affermando che «ciascun sistema fisico finitamente realizzabile può essere perfettamente simulato da un modello universale di macchina computazionale operante con risorse finite», principio secondo il quale un computer quantistico dovrebbe essere in grado di simulare qualsiasi esperimento fisico. Gettate queste prime basi teoriche, la ricerca ha sviluppato un’idea sempre più concreta che, nell’ultimo ventennio, ha stabilito le linee guida per la creazione di un computer quantistico. Oggi un computer quantistico è, da definizione, un computer che basa il suo funzionamento sulle leggi fisiche della meccanica quantistica moderna. La più grande differenza da un computer tradizionale è l’utilizzo di una nuova unità fondamentale: dai bit classici si passa ai qubit, cioè bit quantistici (quantistic bit). Queste inusuali unità di base sono sempre zero ed uno (acceso/spento). Ma quindi, qual è la differenza …? Beh, qui entra in gioco la prima legge fisica: la sovrapposizione degli effetti o principio di sovrapposizione quantistica, dove si afferma che ogni stato quantistico può essere descritto come la sommatoria di due o più altri stati quantistici sovrapposti tra loro. Analogamente avviene con i qubit, dove quest’ultimi sono, allo stesso tempo, sia zero che uno e probabilisticamente, anche tutti gli infiniti numeri compresi tra zero ed uno. Ma allora com’è possibile leggere il valore esatto di un una serie finita di qubit che trasmettono l’informazione? La meccanica quantistica non ci delude mai! Infatti, la proprietà che determina la lettura di uno stato quantistico che può solamente avvenire come sovrapposizione di più sistemi, si chiama correlazione quantistica o entanglement. Questo principio garantisce la lettura di una serie finita di qubit che, non potendo essere letti singolarmente, devono essere codificati partendo dal vincolo (correlazione) che li lega secondo una relazione di sovrapposizione, ovvero una serie finita di combinazioni che lavorano contemporaneamente. Dal punto di vista pratico, al giorno d’oggi, è possibile utilizzare il computer quantistico in due modi differenti: il primo si occupa di raffreddare i circuiti del computer ad una temperatura prossima allo zero kelvin, in modo tale da poterli sfruttare come superconduttori e poter lavorare in quasi assenza di resistenza, utilizzando anche altre proprietà fisiche; ed il secondo utilizza la trappola ionica quadrupolare: che permette di “intrappolare” particelle cariche all’interno di campi elettromagnetici, affinché lo spostamento derivato dagli elettroni di questi ultimi, possa produrre un cambiamento di stato quantico delle particelle ioniche che possono essere utilizzate come qubit. Mi raccomando, salvati il nostro blog tra i tuoi preferiti cosicché non dimentichi le pubblicazioni dei prossimi articoli! Simpaticamente Enrico G.
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Attualmente il prototipo riesce a simulare al massimo 16 futuri possibili, mentre in linea teorica l’algoritmo sottostante ne può generare numerosissimi. E il risultato va verso lo sviluppo di computer quantistici ancora più potenti.
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tecnowiz · 2 months
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I segreti del computer quantistico: come funziona e quali sono le sue potenzialità
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Nel mondo dell’informatica quantistica, una rivoluzione sta prendendo forma sotto i nostri occhi. I computer quantistici promettono di superare i limiti dei computer tradizionali, aprendo la porta a un futuro della tecnologia pieno di potenzialità inimmaginabili. Ma come funziona esattamente un computer quantistico e quali segreti nasconde?
I segreti del computer quantistico: come funziona e quali sono le sue potenzialità. Sfrutta la potenza del calcolo quantistico per rivoluzionare il tuo business!
Il computer quantistico rappresenta una rivoluzione in corso con il potenziale per trasformare il nostro mondo. Svelare i suoi segreti e superare le sfide tecniche attuali ci permetterà di accedere a nuove possibilità e di plasmare il futuro della tecnologia. In questo articolo, esploreremo i segreti del computer quantistico, analizzando il suo funzionamento e le sue potenzialità. Scopriremo come questa innovativa forma di calcolo potrebbe plasmare il futuro della tecnologia e rivoluzionare il modo in cui affrontiamo complessi problemi computazionali.
Come funziona il computer quantistico?
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Il computer quantistico si basa sui principi della meccanica quantistica, un ramo fondamentale della fisica che descrive il comportamento delle particelle subatomiche. A differenza dei tradizionali computer digitali, che utilizzano bit binari per rappresentare informazioni come 0 o 1, i computer quantistici utilizzano qubit, unità di informazione quantistica che possono rappresentare sia 0 che 1 contemporaneamente grazie al fenomeno della sovrapposizione quantistica. La sovrapposizione quantistica è solo uno dei concetti chiave dell'informatica quantistica. Un altro concetto fondamentale è l'entanglement quantistico, che permette ai qubit di essere correlati in modo che lo stato di uno qubit possa influenzare lo stato di un altro, anche se sono separati da distanze enormi. Questa proprietà consente ai computer quantistici di eseguire calcoli paralleli su un numero enorme di configurazioni, offrendo un'enorme potenza di calcolo.
Potenzialità del computer quantistico
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Il computer quantistico apre la strada a una serie di applicazioni rivoluzionarie. Una delle aree più promettenti è la criptografia quantistica, in cui i qubit possono essere utilizzati per garantire comunicazioni sicure. Poiché gli intrusi non possono osservare o manipolare lo stato quantistico senza alterarlo, la criptografia quantistica potrebbe fornire un livello di sicurezza senza precedenti per la trasmissione di dati sensibili. Un'altra potenzialità del computer quantistico è nell'ambito della simulazione. Grazie alla loro capacità di eseguire calcoli paralleli su un numero enorme di configurazioni, i computer quantistici potrebbero essere utilizzati per simulare sistemi complessi, come ad esempio processi chimici o biologici. Questo apre la strada a nuove scoperte scientifiche e a una migliore comprensione del mondo che ci circonda. Inoltre, i computer quantistici potrebbero fornire soluzioni più efficienti per problemi computazionali difficili, come l'ottimizzazione dei trasporti, la progettazione di farmaci e la scoperta di nuovi materiali. Grazie alla loro potenza di calcolo, potrebbero affrontare in modo rapido e preciso problemi che sarebbero al di là delle capacità dei computer tradizionali.
Il futuro della tecnologia quantistica
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Nonostante l'entusiasmo e le potenzialità, i computer quantistici si trovano ancora in una fase di sviluppo embrionale. Sono necessari progressi significativi nella progettazione e nella realizzazione di qubit stabili e coerenti per rendere i computer quantistici scalabili e commercialmente accessibili. Tuttavia, molte aziende e istituti di ricerca stanno investendo risorse considerevoli nello sviluppo di questa tecnologia, e i progressi sono stati notevoli negli ultimi anni. Il futuro della tecnologia quantistica è ancora incerto, ma è chiaro che questa forma di calcolo avrà un impatto significativo sulle nostre vite. Potrebbe portare a scoperte scientifiche rivoluzionarie, migliorare la sicurezza delle comunicazioni e affrontare problemi computazionali complessi in modi mai visti prima. A mano a mano che i segreti del computer quantistico vengono svelati, sarà affascinante vedere come questa tecnologia si evolve viene integrata nella nostra società sempre più concretamente.
Conclusione
Nonostante i progressi compiuti, i computer quantistici sono ancora in fase di sviluppo e richiedono ulteriori ricerche e innovazioni. Tuttavia, l'impatto potenziale di questa tecnologia è enorme e potrebbe trasformare il modo in cui affrontiamo i problemi computazionali e ci rapportiamo alla tecnologia. Il futuro della tecnologia quantistica è ancora incerto, ma una cosa è sicura: i segreti del computer quantistico stanno gradualmente venendo svelati, aprendo le porte a un mondo di possibilità senza precedenti.
Note finali
E siamo arrivati alle note finali di questa guida. I segreti del computer quantistico: come funziona e quali sono le sue potenzialità. Ma prima di salutare volevo informarti che mi trovi anche sui Social Network, Per entrarci clicca sulle icone appropriate che trovi nella Home di questo blog, inoltre se la guida ti è piaciuta condividila pure attraverso i pulsanti social di Facebook, Twitter, Pinterest, Tumblr e Instagram per far conoscere il blog anche ai tuoi amici, ecco con questo è tutto Wiz ti saluta. Read the full article
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scienza-magia · 8 months
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La velocissima anomaly detection quantistica
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Il computer quantistico batte ancora quello tradizionale. In Italia, per la prima volta su un tema complesso. Per la prima volta un computer quantistico ha superato un computer tradizionale nell'analisi di un problema reale come la ricerca di attacchi informatici nel traffico internet. Gli annunci fatti finora sulla supremazia quantistica, arrivati dalla Cina, riguardavano infatti dimostrazioni su piccola scala. Il risultato, che segna un nuovo passo in avanti verso la supremazia quantistica, è pubblicato sulla rivista Nature Communication Physics, si deve alla ricerca coordinata dall'Università Statale di Milano, in collaborazione con il Politecnico di Milano.
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I ricercatori hanno dimostrato che utilizzando l'intelligenza artificiale su un computer quantistico si rilevano gli attacchi informatici più velocemente che con i computer tradizionali e nell'esperimento hanno utilizzato il computer canadese D-Wave Advantage da 5.000 bit quantistici (qubit) su una banca dati da 3 milioni di pacchetti di traffico internet. "Due anni fa avevamo già dimostrato un nuovo modo di programmare l'algoritmo di intelligenza artificiale quantistica sviluppato in origine dalla Nasa, chiamato macchina di Boltzmann e ispirato a quello adottato, tra gli altri, da Netflix per raccomandare i film", osserva il coordinatore della ricerca, il fisico della materia condensata Enrico Prati, dell'Università Statale di Milano. "In quel caso per - aggiunge - i risultati erano limitati a piccoli database dimostrativi, anche per le limitazioni dei computer quantistici di allora. Lo sviluppo dell'hardware è così rapido che oggi siamo in grado di trattare database realistici come quelli tipici della cybersecurity. Quello che osserviamo - dice ancora Prati - è che vi sono condizioni per le quali impiegare il computer quantistico è più rapido, anche fino a 64 volte, che non a usare un computer tradizionale". L'originalità della ricerca italiana, aggiunge il ricercatore, è nel fatto che "il metodo di apprendimento è stato applicato a database reali di traffico internet, quelli solitamente usati per addestrare i sistemi di protezione dei nostri dati da parte delle grandi aziende, come Amazon o Microsoft, e dalle istituzioni governative". I ricercatori, aggiunge, hanno addestrato una rete di neuroni quantistici e in seguito hanno esaminato ogni pacchetto di dati. "Questo tipo di analisi informatica si chiama anomaly detection perché è in grado di individuare, tra milioni di pacchetti, quelli anomali e quindi da verificare perché potenzialmente rivelatori di un attacco", osserva Lorenzo Moro, il ricercatore del Politecnico di Milano che ha programmato l'algoritmo e oggi fondatore della prima startup italiana di software quantistico QBrain. Una delle mosse vincenti a favore del computer quantistico è stata la possibilità di ottenere più copie alla volta del programma sullo stesso processore quantistico, riducendo così il tempo di esecuzione. "Abbiamo trovato un modo - dice ancora Moro - per sfruttare con maggiore efficienza l'hardware quantistico che era già disponibile". Read the full article
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scienza-magia · 1 year
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In uno spazio-tempo caotico i sistemi quantistici diventano magici
La ricerca dello spazio-tempo è stata definita “Magia quantistica” – Gli scienziati potranno definirsi dei Maghi? Un gruppo di scienziati ha identificato una nuova proprietà quantistica per misurare le stranezze dello spaziotempo e l’ha ufficialmente chiamata “magia”: potrebbe essere la chiave per spiegare come sono nati lo spazio e il tempo. È stato lo scrittore di 2001: Odissea nello spazio, Arthur C. Clarke, a dire che “qualsiasi tecnologia sufficientemente avanzata è indistinguibile dalla magia”. Oggi possiamo dire che non ci siamo mai avvicinati tanto a questo concetto: secondo i ricercatori lo spazio-tempo potrebbe emergere da proprietà quantistiche, e una di queste particolari e misteriose proprietà è stata ufficialmente denominata “magia quantistica”. Magia, mana e scienza Appassionati di fantasy, giochi di carte, videogiochi e boardgame, quante volte avete sentito o letto parole come magia e mana durante le vostre letture o sessioni di gioco? Tante, vero? Bene, da oggi potreste cominciare a utilizzare questi termini anche in ambito puramente scientifico: un gruppo di scienziati del RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences in Giappone ha identificato una nuova proprietà quantistica per misurare la stranezza dello spaziotempo e l’ha ufficialmente chiamata “magia”. “I fisici sono da tempo affascinati dalla possibilità che lo spazio e il tempo non siano fondamentali, ma che derivino da qualcosa di più profondo“, spiega Kanato Goto del RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS) ai microfoni di Phys.org. Il mistero dello spaziotempo: da Maldacena agli scienziati del RIKEN Negli anni ’90, il fisico teorico Juan Maldacena ha messo in relazione la teoria gravitazionale che governa lo spaziotempo con una teoria che coinvolgeva le particelle quantistiche. In particolare, ha immaginato uno spazio ipotetico racchiuso in qualcosa di simile a un barattolo di zuppa. Maldacena immaginò anche delle particelle che si muovevano sulla superficie della lattina, controllate dalla meccanica quantistica., e si rese conto che, dal punto di vista matematico, una teoria quantistica utilizzata per descrivere le particelle sul bordo è equivalente a una teoria gravitazionale che descrive i buchi neri e lo spaziotempo all’interno della massa.
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“Questa relazione indica che lo spaziotempo stesso non esiste fondamentalmente, ma emerge da una qualche natura quantistica”, afferma Goto. “I fisici stanno cercando di capire quale sia la proprietà quantistica chiave”. Secondo il documento scientifico “Probing chaos by magic monotones”, pubblicato di recente sulla rivista Physical Review D, esiste una proprietà di uno stato quantistico chiamata “magia”: “come dimostrato dal teorema di Gottesman-Knill, i cosiddetti stati stabilizzatori, che sono composti solo da porte di Clifford, possono essere calcolati in modo efficiente su un computer classico e quindi la computazione quantistica non offre alcun vantaggio.” La “magica” ricerca di Kanato Goto e del RIKEN iTHEMS “Gli stati non stabilizzatori sono chiamati stati magici, necessari per ottenere la computazione quantistica universale. La magia (monotona) è la misura della quantità di risorse non stabilizzatrici e misura quanto sia difficile per un computer classico simularne lo stato. Studiamo la magia degli stati nei regimi integrabili e caotici della generalizzazione higher-spin del modello di Ising attraverso due quantità: “mana” e “robustezza della magia” (RoM).”
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I ricercatori giapponesi hanno scoperto che “nel regime caotico, il mana aumenta monotonicamente nel tempo nella regione dei primi tempi, mentre nei tempi finali queste quantità oscillano intorno a un valore non nullo che aumenta linearmente rispetto alle dimensioni del sistema. Il nostro risultato suggerisce anche che, in una dinamica caotica, qualsiasi stato si evolve verso uno stato il cui mana quasi satura il limite superiore ottimale; in altre parole, lo stato diventa massimamente magico”. Goto e i colleghi di iTHEMS, Tomoki Nosaka e Masahiro Nozaki, hanno cercato la quantità quantistica che si potesse mappare e applicare al sistema limite per descrivere meglio i buchi neri. In particolare, hanno notato che i buchi neri hanno una caratteristica caotica che può essere descritta.
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“Quando si getta qualcosa in un buco nero, le informazioni su di esso vengono strapazzate e non possono essere recuperate”, dice Goto. “Questo rimescolamento è una manifestazione del caos”. Il team si è imbattuto quindi nella “magia”, che possiamo definire come una misura matematica nata per stabilire quanto sia difficile simulare uno stato quantistico con un normale computer. I loro calcoli hanno dimostrato che, in un sistema caotico, quasi ogni stato si evolverà in uno “massimamente magico”, ovvero il più difficile da simulare. Fonti: Phys.org Read the full article
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scienza-magia · 1 year
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A Napoli per il primo computer quantistico d'Italia
Il computer dei quanti arriva a Napoli, è il primo in Italia. Il Dipartimento di Fisica della Federico II, grazie ai fondi PNRR, sta creando un nodo di quantum computing a Napoli, il primo computer quantistico italiano. L'obbiettivo è il rilancio del tessuto industriale campano, rendendo le potenzialità del super calcolatore "fruibili anche per le imprese e altri campi della fisica" Il Dipartimento di Fisica "Ettore Pancini" della Federico II, grazie ai fondi messi a disposizione dal Piano Nazionale Ripresa e Resilienza , sta sviluppando un progetto per la creazione di un nodo di quantum computing a Napoli, il primo in Italia; il quantum computing è una tecnologia emergente che sfrutta le leggi della meccanica quantistica per risolvere problemi troppo complessi per i computer classici.
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L'unità di misura di riferimento è il qubit, forma contratta di quantum bit, l'alter ego – per così dire – del bit della computazione classica. Il qubit è legato allo stato in cui si trova una particella o un atomo e le sue caratteristiche permettono al computer di svolgere alcuni calcoli impossibili da risolvere anche per i super computer classici o che, in alternativa, richiederebbero a questi super calcolatori anche migliaia di anni per essere risolti.
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Come spiegato da IBM: "Per alcuni problemi, i supercomputer non sono così super. Quando gli scienziati e gli ingegneri si trovano di fronte a problemi difficili, si rivolgono ai supercomputer, ovvero computer classici molto grandi, spesso con migliaia di core CPU e GPU. Tuttavia, anche questi ultimi hanno difficoltà a risolvere alcuni tipi di problemi. Se un supercomputer si blocca, è probabilmente perché alla grande macchina classica è stato chiesto di risolvere un problema con un grado di complessità troppo elevato. I problemi complessi sono problemi con molte variabili che interagiscono in modi complicati. Modellare il comportamento dei singoli atomi in una molecola – ad esempio - è un problema complesso, a causa dei diversi elettroni che interagiscono tra loro. Anche stabilire le rotte ideali per alcune centinaia di petroliere in una rete di trasporto globale è complesso." Al contrario, il computer quantistico è in grado di risolvere un problema matematico in 200 secondi invece dei 10.000 anni previsti dall'algoritmo proposto da Google su un supercomputer; per lavorare ha bisogno di una temperatura inferiore ai 270 gradi sottozero, ovvero vicina allo zero assoluto, corrispondente a -273,15 °C. Questo ambiente verrà ricreato nei locali del Dipartimento di Fisica "Ettore Pancini" della Federico II. Francesco Tafuri, docente di Fisica della Materia presso il Dipartimento che ospiterà il computer quantistico, ha dichiarato: "Sarà una macchina unica in Italia e tra le poche presenti in Europa. La fisica che c'è dietro è entusiasmante e magnifica e l'idea è quella di renderla fruibile anche per le imprese e altri campi della fisica". Gennaro Miele, Direttore del Dipartimento di Fisica dell’Università napoletana, ha aggiunto: "Ospiteremo nella nostra Università un'apparecchiatura, il computer quantistico, che è di una tipologia particolare, un prototipo che poi si svilupperà negli anni. La cosa interessante è che la tecnologia su cui è basata è stata sviluppata qui a Napoli: mai come in questo caso la nostra città è protagonista dell'attività scientifica e di ricerca su un argomento che in questo momento è di punta non solo in Europa e in Italia, ma in tutto il mondo". Leopoldo Angrisani, Direttore del Centro CESMA dell'Università Federico II, ha sottolineato: "Nell'ambito delle tecnologie quantistiche stiamo cercando di sviluppare un prototipo che dovrebbe consentire di fare importantissimi passi avanti nello sperimentare nuove soluzioni algoritmiche con un hardware completamente ripensato". Giampiero Pepe, docente di Fisica Sperimentale all'Università Federico II, ha infine concluso: "La comunicazione quantistica è un'altra sfida delle tecnologie quantistiche perché porta i principi della meccanica quantistica al servizio di una comunicazione che è inattaccabile negli scambi di dati e informazioni, una comunicazione sicura nel senso intrinseco del termine". Accanto all'Istituto Universitario c'è SEEQC - una start up con sedi negli Stati Uniti, Regno Unito e ovviamente Napoli – che sta per lanciare sul mercato italiano la prima piattaforma di quantum computing: le due realtà collaborano insieme da vari anni, attraverso un laboratorio congiunto, per rendere protagonista il territorio campano in un ambito in cui dominano colossi mondiali quali IBM, Google, Microsoft, Intel ma anche centri di ricerca come quelli del MIT e di Harvard. A questo link potete trovare un video che spiega - tramite i volti e le voci di alcuni dei protagonisti - la volontà da cui è nato il progetto napoletano.
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Marco Arzeo, Lab Manager presso Seeqc EU ha commentato: "La nostra azienda ha come obiettivo ultimo quello di realizzare una piattaforma di computazione quantistica che chiamiamo full stack, cioè completa, che va dall'hardware al firmware all'interfaccia cloud per l'utente finale. C'è stata una forte visione da parte della Federico II di avere un approccio industriale sul quantum computing a Napoli. Non bisogna pensare a questo computer come più piccolo e veloce ma come un paradigma completamente nuovo e rivoluzionario di computazione. Un modo totalmente diverso per approcciare e risolvere i problemi". Uno degli obiettivi dell'azienda internazionale è quello di rendere il Quantum Computing un'applicazione commerciale usufruibile da aziende ed utenti per acquisire vantaggi in termini di produttività e risultati per il proprio business. Infine, la presenza di una tecnologia simile in Campania permetterà alla regione di essere più competitiva a livello tecnologico, attirando talenti da tutto il mondo e trattenendo i cosiddetti "cervelli in fuga". Di quantum computer e delle opportunità che si apriranno per le aziende del territorio si parlerà nel corso della prossima edizione di Innovation Village, con un convegno in programma mercoledì 10 maggio alle ore 14.00 presso Villa Doria D'Angri (via Petrarca 80, Napoli). Read the full article
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scienza-magia · 2 years
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Chip quantistici super veloci con luce polarizzata
Il processore fotonico a nanofili, l’ultimo nato ma già il più veloce di sempre. Quantistica e informatica vanno decisamente a braccetto. Sempre più spesso infatti si sente parlare di computer quantistici e di tecnologia che usa il qubit per processare le operazioni che normalmente verrebbero svolte da normali PC, sebbene in tempi sicuramente più lunghi. Naturalmente dietro a quello che si vede c’è tutto un mondo fatto di processori, particelle, qubit, ricerche scientifiche ed esperimenti che coinvolgono fenomeni fisici che all’apparenza non sono nemmeno lontanamente legati a questo tipo di tecnologia. Ed è ancora l’Università di Oxford a portare notizie circa un nuovo metodo che usa la polarizzazione della luce per rendere la densità di archiviazione al massimo della sua potenzialità sia per le informazioni che per i calcoli, e per far questo usa i cosiddetti nanofili.
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Chip fotonico – Adobe Stock Nanofili e computer fonotico, ecco come funziona il tutto Con il termine nanofilo (nanowire in inglese) si intende una struttura quasi unidimensionale di semiconduttore o metallo, di forma cilindrica o poliedrica la cui sezione ha dimensioni nanometriche, mentre la lunghezza può variare dalle centinaia di nanometri in su, fino a centinaia di micrometri. Tornando a parlare della polarizzazione della luce, è importante e interessante notare una caratteristica peculiare delle lunghezze d’onda della luce, che non interagiscono tra loro quando sono diverse, e che la nuova tecnologia sfrutta proprio per poter immagazzinare diverse informazioni contemporaneamente e quindi di conseguenza velocizzare al massimo la velocità di archiviazione delle varie informazioni immesse nei computer. “Sappiamo tutti che il vantaggio della fotonica rispetto all’elettronica è che la luce è più veloce e più funzionale su ampie larghezze di banda. Quindi, il nostro obiettivo era sfruttare appieno tali vantaggi della fotonica combinata con materiale sintonizzabile, così da realizzare un’elaborazione delle informazioni più rapida ed efficace“. Così June Sang Lee dell’Università di Oxford a proposito del metodo inventato. Metodo che è stato realizzato in collaborazione dell’Università di Exeter, in particolare con il prof. David Wright, grazie alla realizzazione di un nanofilo HAD (ibrido-attivo-dielettrico) fatto di materiale vetroso sensibile agli impulsi ottici. Ognuno di questi nanofili reagisce in maniera selettiva alle diverse direzioni di polarizzazione della luce, così da poter elaborare le informazioni allo stesso tempo usando diverse polarizzazioni che vanno in direzioni differenti. Grazie a tutto il lavoro sopra descritto, i ricercatori sono stati in grado di sviluppare un processore di calcolo fotonico, il primo in assoluto, che utilizza le polarizzazioni della luce. Questo calcolo fotonico avviene attraverso diversi canali di polarizzazione, portando la densità di calcolo a livelli così alti da costituire un importante miglioramento rispetto ai chip normali. FONTE: EveryEye Tech Read the full article
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scienza-magia · 4 years
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Fermilab di Chicago, italiana progetta un supercomputer quantistico
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L’italiana che progetta il super computer quantico: «Il più potente di sempre». Anna Grassellino, 39 anni, dirigerà il nuovo centro al Fermilab di Chicago per affrontare la National Quantum Initiative, il progetto per la creazione di un elaboratore avanzatissimo basato sui fotoni Le hanno affidato il compito di costruire il più potente computer quantico mai concepito che stravolgerà le capacità di elaborazione finora conquistate. Ma davanti alla sfida non esita: «Entro cinque anni sarà pronto — risponde Anna Grassellino dal Fermilab di Chicago — perché utilizzeremo una nuova tecnologia che altri non hanno». E l’asso nella manica è proprio una sua scoperta per la quale è stata premiata addirittura dal presidente Obama nel 2017.L’altro giorno la Casa Bianca, la National Science Foundation e il Dipartimento dell’Energia hanno annunciato insieme di aver scelto il Fermilab quale più importante istituzione americana per la ricerca nella fisica fondamentale, assieme a quattro centri per affrontare la National Quantum Initiative, cioè il piano per trasformare il sogno del computer quantico nella realtà a lungo inseguita. Un piano analogo è condotto anche in Europa e in Cina. «Saremo noi a realizzare la nuova macchina mentre gli altri centri affronteranno aspetti diversi», precisa Anna, che guiderà al Fermilab il nuovo Superconducting Quantum Material and Systems Center apposta creato con un finanziamento di 120 milioni di dollari. I Read the full article
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scienza-magia · 4 years
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Calcolato uno spostamento quantistico nel tempo passato
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Inversione temporale. Nuovi approcci teorici. Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un procedimento matematico che dimostra la possibilità di invertire la direzione del tempo di un sistema quantistico. Per lungo tempo i fisici hanno cercato di comprendere l’irreversibilità del mondo in cui viviamo e ne hanno attribuito la nascita alle leggi fondamentali della fisica, che sono simmetriche nel tempo. Secondo i principi della meccanica quantistica, l’irreversibilità finale dell’inversione concettuale del tempo necessita di scenari estremamente complicati e poco plausibili, che difficilmente riescono a manifestarsi in natura. È stato già dimostrato che, se da una parte, in un contesto naturale, la reversibilità temporale è esponenzialmente improbabile, dall’altra, utilizzando un computer quantistico della IBM, è stato possibile progettare un algoritmo in grado di effettuare l’inversione temporale di uno stato ben definito. Ovviamente, questo tipo di inversione temporale si riferisce a uno stato quantistico conosciuto; come se si spingesse il tasto per riportare indietro un video! a href="https://scienzamagia.eu/wp-content/uploads/2020/08/timereversal-696x418-1.jpg">In un recente articolo, pubblicato su Communications Physics, i fisici A.V. Lebedev e V.M. Vinokur, hanno descritto il loro progetto finalizzato allo sviluppo di un metodo tecnico per ottenere l’inversione temporale di un arbitrario stato quantistico non conosciuto. Read the full article
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Come è fatto un qubit?
Salve a tutti e ben tornati sul nostro blog! Avrete sicuramente sentito parlare di qubit e del loro uso nei computer quantistici, se siete già passati dal nostro blog sapreste che i qubit sono degli oggetti regolati dalla meccanica quantistica, come scriviamo in questo post.
Ma che cosa è un qubit? Come ho scritto in precedenza, un qubit è un oggetto che assume un comportamento quantistico, come: la polarizzazione di un fotone, lo spin di un elettrone, lo spin di un nucleo atomico, altri. Per spiegare questo comportamento e la relazione con i qubit, prendiamo una lente polarizzata, questo tipo particolare di lente ha la proprietà di lasciar passare solo la luce con una specifica polarizzazione, infatti questi filtri hanno vasto utilizzo negli occhiali da sole e nelle macchine fatografiche.
Ora immaginiamo di avere un fascio di luce polarizzato verticalmente (90°) e di farlo passare attraverso la lente, inizialmente con direzione verticale, notiamo che ruotando la lente la percentuale di luce che riesce ad oltrepassarla diminuisce, passando dal 100%, fino ad essere nulla quando la lente si trova in posizione orizzontale (0°).
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Titolo: Rotazione della lente polarizzata Autore: Smouss Fonte: Creative Commons
Ma cosa succede se spariamo un singolo fotone contro la lente? Grazie agli studi svolti da Einstein sappiamo che l'energia contenuta dal fotone è indivisibile, vuol dire che non possiamo creare un fotone con metà della sua energia senza annullarlo ("quanto"). Prendiamo la nostra lente polarizzata orizzontalmente (0°) e spariamo due fotoni con polarizzazione orizzontale e verticale, accade ciò che ci aspettiamo: nel primo caso il fotone passa liberamente mentre, nel secondo rimane bloccato.
E se lo sparassimo con direzione a metà tra verticale ed orizzontale (45°)? Abbiamo detto che il fotone non può essere dimezzato, allora come si risolve questo problema? Si osserva, sperimentalmente, che il fotone ha il 50% di probabilità di attraversare la lente o di rimanere bloccato. È come se il fotone fosse contemporaneamente nello stato orizzontale e verticale ("superposition"), che possiamo chiamre stato 0 e 1, e scegliesse all'ultimo momento quale dei due essere. Abbiamo appena creato un qubit!
Esiste una descrizione analoga per gli altri oggetti fisici. Ad esempio la IBM dimostrò l'Algoritmo di Shor, discritto nel nostro post, usando lo spin di sette nuclei.
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Titolo: Quantum computer della IBM Autore: washuugenius Fonte: Creative Commons
Oggi i grandi produttori come IBM e Google usano un sistema di raffreddamento (l'intero scheletro in figura), per mantenere temperature di 10 millikelvin, creando dei superconduttori che poi generano i qubit (la parte inferiore).
Ma una nuova scoperta potrebbe cambiare il modo in cui vengono prodotti i computer quantistici. Un team dell'University of New South Wales-Sydney, grazie ad una serie fortuita di errori sono riusciti a controllare la spin di un nucleo di antimonio immerso nel silicio con un campo elettrico, problema irrisolto dal 1961 predetto da N. Bloembergen, scoperta che risolverebbe la problematica del raffreddamento e la riduzione di errori legati alla misurazione. Link all'articolo pubblicato sul loro sito.
by~Brendon
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Origini del Quantum Computer
Bentornati a tutti e a tutte! Sono di nuovo Lorenzo e in questo post andremo a vedere insieme i primi studi che hanno portato alla nascita del Quantum Computer, ma prima è bene chiedersi: perché si è sentito il bisogno di creare tale tecnologia?
Sicuramente i nostri computer sono strumenti dall'enorme potenziale e nel mondo di oggi rivestono un ruolo fondamentale. Perché, quindi, creare un Computer Quantistico?
L’esigenza a cui questa innovazione risponde riguarda la potenza e la velocità di calcolo: nei computer classici rimangono, infatti, dei limiti fisici nella velocità di elaborazione dovuta all’esecuzione in sequenza dei calcoli.
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Chip di Vesuvius, computer quantistico a 512 qubit della D-Wave Systems - Fonte: Flickr - Autore: Steve Jurvetson
La possibilità di sfruttare le leggi della fisica quantistica per eseguire i calcoli in parallelo, e non più in sequenza, e processare simultaneamente più soluzioni ad un problema significa un esponenziale miglioramento nel campo della computazione. A chi dobbiamo tale intuizione?
Il primo a dimostrare la possibilità per un computer di svincolarsi dalle leggi della fisica classica fu il fisico Paul A. Benioff all’inizio degli anni ’80 del ‘900, il quale sviluppò un proprio modello di Macchina di Turing Quantistica, una macchina astratta usata per modellare l'effetto di un Computer Quantistico. Questo lavoro gettò le basi teoretiche per lo sviluppo del Quantum Computer.
Pochi anni dopo, nel 1982, Richard Feynman teorizzò i simulatori quantistici, capaci di studiare complessi problemi fisici e sistemi quantistici: la classica Macchina di Turing nel simulare un sistema quantistico avrebbe subito un più che significativo rallentamento nel tempo di elaborazione, problema che non si sarebbe riscontrato con un computer basato sui qubit.
Nel 1985, grazie ai lavori di Benioff e Feynman, il fisico britannico Deutsch giunse a una svolta fondamentale pubblicando uno scritto intitolato “Quantum theory, the Church-Turing principle and the universal quantum computer" (trovate il file pdf del suo elaborato qui): egli descrisse un Computer Quantistico elencandone le principali caratteristiche, ad esempio la possibilità di elaborazione come congegno non specializzato.
A partire dalla metà degli anni ’80 la ricerca per lo sviluppo di questa tecnologia è sempre cresciuta, passando ad esempio per l’algoritmo di Shor del 1994 (argomento che abbiamo già trattato in questo nostro post precedente, andate a dargli un occhiata! ) fino ad arrivare a importanti risultati negli ultimi anni: nel 2011 la D-Wave Systems, azienda canadese, ha annunciato il suo D-Wave One, il primo Quantum Computer a essere commercializzato.
Da quel momento sempre più aziende, come IBM e Honeywell, si sono interessate a questo campo.
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Foto del Quantum Computer della IBM - Fonte: Flickr - Autore: IBM Research
Il futuro del Quantum Computer però è ancora tutto da scrivere, quindi se volete scoprirne di più continuate a seguirci!
Lorenzo
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