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Primo computer quantistico con CPU quantistica e RAM quantistica separata
Nel 1946, all'Università della Pennsylvania fu acceso il primo computer elettronico di uso generale al mondo. L'enorme potenza di elaborazione di ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) ha sbalordito il mondo, o almeno le poche decine di persone che avevano idea di cosa fosse e perché fosse importante.
Ma l'ENIAC aveva un difetto importante. Potrebbe essere programmato solo ripristinando una miriade di interruttori e quadranti, un'attività che potrebbe richiedere settimane. E questo ha seriamente ostacolato la flessibilità del computer.
La soluzione non è stata difficile da trovare. era già stato delineato da Alan Turing, John Von Neumann e altri: avere un'unità per l'elaborazione dei numeri e una memoria elettronica separata in grado di memorizzare istruzioni e dati. Quel design significava che qualsiasi riprogrammazione poteva essere eseguita in modo relativamente rapido, semplice ed elettronico.
Oggi, quasi tutti i computer moderni utilizzano questo design, ora noto come architettura Von Neumann.
L'eccezione è il computer quantistico. Questi dispositivi utilizzano le strane proprietà del mondo quantistico per eseguire un numero enorme di calcoli in parallelo. Di conseguenza hanno il potenziale per superare di gran lunga i tradizionali macina numeri.
Sfortunatamente, i fisici hanno solo un vago e fugace potere sul mondo quantistico e questo significa che ha impedito loro il lusso di progettare un computer quantistico di tipo Von Neumann.
Finora. Oggi, Matteo Mariantoni all'UC Santa Barbara e compagni rivelano il primo computer quantistico con un'unità di elaborazione delle informazioni e una memoria ad accesso casuale separata.
La loro macchina è un dispositivo superconduttore che memorizza bit quantistici o qubit come correnti controrotanti in un circuito (questo consente al qubit di essere sia 0 che 1 allo stesso tempo). Questi qubit vengono manipolati utilizzando porte logiche quantistiche superconduttive, trasferiti utilizzando un bus quantistico e archiviati in risonatori a microonde separati.
Diciamo in anticipo che il risultato non è un computer particolarmente potente. Mariantoni e compagni mettono in mostra il loro dispositivo dimostrando un paio di algoritmi semplici ma non spettacolari, ma scelti con cura come elementi costitutivi di attività più impressionanti come la correzione degli errori e la fattorizzazione di grandi numeri.
Non che abbiano effettivamente fatto nessuna di queste cose. Ciò che è impressionante, tuttavia, è che presto potrebbero farlo poiché questo approccio è eminentemente scalabile. I nostri risultati forniscono ottimismo per l'implementazione a breve termine di un processore quantistico su larga scala basato su circuiti superconduttori, affermano Mariantoni e co.
Non sono mancate le false albe per l'informatica quantistica negli ultimi 20 anni circa. Ma potrebbe essere che il Sole stia per sorgere in una nuova era di calcolo. Se lo farà, tutto ciò che è accaduto prima sembrerà un giorno primitivo come l'ENIAC ci sembra.
Rif: arxiv.org/abs/1109.3743 : Implementazione dell'architettura Quantum von Neumann con circuiti superconduttori