Applicazioni quantistiche

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Oggi, molte attività che mettono alla prova i nostri modelli informatici convenzionali richiedono l’ottimizzazione su innumerevoli variabili. È in questi paesaggi complessi che questa tecnica quantistica (quantum annealing) brilla, promettendo una svolta grazie alla sua efficienza e velocità.

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RICOTTURA QUANTISTICA: La ricottura quantistica (quantum annealing) è un metodo di calcolo ispirato ai principi della fisica quantistica e opera sul concetto di “ricottura”, tradizionalmente associato alla scienza dei materiali. In sostanza, questa tecnica di ottimizzazione basata sui quanti sfrutta la meccanica quantistica per trovare lo “stato energetico più basso”, che rappresenta la soluzione ottimale tra numerose possibilità. Per comprendere meglio questo, occorre immaginare un paesaggio aspro con valli, colline e vette. Ogni valle è una potenziale soluzione e il punto più basso, o la valle più profonda, indica la soluzione migliore o ottimale. Nell'informatica classica, trovare la valle più profonda è un compito laborioso poiché il computer deve scalare le vette e percorrere le colline, ispezionando ciascuna valle una per una. Al contrario, la ricottura quantistica, con le sue proprietà quantomeccaniche, può “tunnelare” attraverso questi picchi. Esegue essenzialmente una ricerca ampia e simultanea del paesaggio e trova la soluzione ottimale in modo più efficiente, grazie al fenomeno quantistico della sovrapposizione, che gli consente di trovarsi in più stati contemporaneamente. In poche parole, la ricottura quantistica è un metodo computazionale avanzato che utilizza la meccanica quantistica per risolvere problemi di ottimizzazione in modo più efficiente rispetto ai computer classici. È come un motore di ricerca superpotente progettato per esplorare un enorme spazio di soluzioni e individuare la soluzione ottimale con un livello di velocità e precisione che altri modelli informatici semplicemente non possono eguagliare.

Punti di riflessione

La ricottura quantistica (quantum annealing) getta luce sul futuro dei prodotti farmaceutici e delle biotecnologie. Simulando complesse interazioni e reazioni molecolari con elevata velocità, è possibile migliorare significativamente l'efficienza dei processi di scoperta dei farmaci. Con la ricottura quantistica, diventa possibile vagliare miliardi di potenziali composti farmaceutici e identificare il candidato più potente in una frazione del tempo impiegato dai metodi tradizionali. Ha il potenziale per rivoluzionare l’industria farmaceutica accelerando lo sviluppo di nuovi farmaci e immettendo più rapidamente sul mercato trattamenti salvavita. (BlueQbit)

Le industrie che fanno molto affidamento su una programmazione e pianificazione meticolosa, come le compagnie aeree, la logistica o la produzione, trarranno enormi benefici dalla ricottura quantistica. Che si tratti di ottimizzare i percorsi di consegna per una flotta di camion o di pianificare i turni per centinaia di lavoratori, questa strategia quantistica ha il potenziale per fornire rapidamente la soluzione ottimale. Questa velocità ed efficienza possono portare a notevoli miglioramenti nell’efficienza operativa e nell’utilizzo delle risorse, trasformando il modo in cui operano questi settori. (BlueQbit)

Tecnologie quantistiche: cos'è la ricottura quantistica

Oggi, molte attività che mettono alla prova i nostri modelli informatici convenzionali richiedono l’ottimizzazione su innumerevoli variabili. È in questi paesaggi complessi che questa tecnica quantistica (quantum annealing) brilla, promettendo una svolta grazie alla sua efficienza e velocità. Mentre entriamo in una nuova era di innovazione tecnologica, la "ricottura quantistica" rappresenta un faro di speranza, pronto a rivoluzionare i metodi tradizionali di risoluzione dei problemi in diversi settori.

Un facilitatore chiave di questa trasformazione è BlueQubit, pioniere della frontiera dell’informatica quantistica. Attraverso la nostra piattaforma avanzata, BlueQubit fornisce ai ricercatori gli strumenti per sfruttare l'immenso potenziale della ricottura quantistica.

Nel panorama dell’informatica quantistica, un dibattito importante è “ricottura quantistica vs gate”. Sono emersi due approcci contrastanti: il Gate Model e il Quantum Annealing. Aziende hardware come Google, Honeywell, IBM e Intel hanno progettato computer quantistici modello gate ora accessibili sul mercato. Tuttavia, questi dispositivi comportano la loro parte di sfide. Richiedono temperature estremamente basse per funzionare, rendendo necessaria una costosa tecnologia di refrigerazione.

Conclusioni (provvisorie): La nuova rete internet quantistica globale è vicina alla realizzazione sperimentale

E' in costruzione da qualche anno la nuova rete internet basata sulla fisica quantistica che stravolgerà le prestazioni dell'attuale internet. Il giornalista scientifico Gianluca Riccio scrive (bibliografia 2023): "Hai mai pensato a cosa accadrebbe se Internet, come la conosciamo, ricevesse un radicale "aggiornamento"? L’internet quantistico è un cambiamento che potrebbe rivoluzionare interi settori. Immagina un mondo in cui la tua connessione Internet è così sicura che nemmeno l'hacker più esperto potrebbe intercettarla. Dove gli interventi chirurgici a distanza sono coordinati con precisione millimetrica e i telescopi possono catturare immagini del cosmo come mai prima d’ora. È magia quantistica, tesoro, e l'Europa ci sta investendo. Non è un segreto che Internet oggi abbia i suoi limiti. E se potessimo andare oltre i bit e i byte e sfruttare le leggi della fisica quantistica? In questo ambito parliamo di qubit anziché di bit. I qubit hanno la straordinaria capacità di esistere in più stati contemporaneamente, grazie a un fenomeno chiamato sovrapposizione. Quali sono le possibili applicazioni? Una delle caratteristiche più affascinanti dell’Internet quantistica è la sicurezza. Nel mondo quantistico, l’atto stesso di osservare o misurare una particella ne cambia lo stato. Quindi buona fortuna agli hacker che tentano di intercettare i dati: verranno immediatamente scoperti. L’Internet quantistica potrebbe avere applicazioni rivoluzionarie in medicina. Immaginate un chirurgo che esegue un intervento a distanza con tempi così precisi da non lasciare alcun margine di errore. Questo livello di precisione è reso possibile dalla fisica dell’entanglement, un altro fenomeno quantistico. E se sei appassionato di astronomia, preparati a rimanere stupito. I telescopi potrebbero utilizzare l’Internet quantistica per generare entanglement tra i sensori, ottenendo così immagini del cielo di qualità superiore. Non è fantascienza, è fisica applicata." Il giornalista Stefano Parisini scrive (bibliografia 2018): "Il satellite cinese Micius ha permesso di dimostrare la fattibilità concreta di un collegamento internet intercontinentale ultra-sicuro facendo comunicare Pechino con Graz, in Austria, attraverso un sistema di crittografia quantistica basato sulla trasmissione di un singolo fotone"

per scaricare le conclusioni (in pdf):

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Bibliografia (chi fa delle buone letture è meno manipolabile)

Hrant Gharibian (2023), Quantum Annealing - BluQubit

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Spesa annua pro capite in Italia per gioco d'azzardo 1.583 euro, per l'acquisto di libri 58,8 euro (fonte: l'Espresso 5/2/17)

Pagina aggiornata il 2 febbraio 2024