Computer Quantistici… eh?

L’inaugurazione della sezione Scienza e Tecnologia del nostro magazine coincide con la pubblicazione del primo articolo non realizzato direttamente dal nostro staff. Fabio “4011” ci parla di un argomento che è molto meno fantascientifico di quanto si creda e riesce a farlo senza renderlo troppo serioso… Buona lettura!

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Vorrei fosse chiaro sin da principio che l’argomento non è facile ma nemmeno impossibile. Alla fine dell’articolo non saprete di certo costruire un computer quantistico, ma saprete quali saranno i vantaggi (e gli svantaggi) di cui forse godrete tra 10 o più (?) anni.

Cos’è il computer quantistico?

Partiamo dal computer: il computer è una macchina in grado di risolvere un problema, tramite un dato procedimento (algoritmo), in un dato tempo, consumando una certa energia ed utilizzando una quantità di memoria finita (salvo utilizzo di Windows Vista).[1] Un computer utilizza soltanto bit (‘0’ o ‘1’) e da questi ne ricava l’informazione opportuna. Il tuo processore opera soltanto su piccole quantità di numeri binari in qualsiasi occasione, tutto ciò che vedi è un numero![2]

Quantismo è tutto ciò che è riferito alla meccanica quantistica, la branca della fisica che si occupa della materia nelle sue più piccole manifestazioni (elettrone, fotone…). La peculiarità della meccanica quantistica è fondamentalmente una: non è logica! Tuttavia noi viviamo in un mondo quantistico e dobbiamo capire la natura che ci circonda.

Il corrispettivo del bit classico è il qubit, quantum bit. Solitamente si dice che “a differenza del bit che può essere o ‘0’, o ‘1’, il qubit può essere entrambe”, ma in realtà non è così.. è molto meglio! Il qubit può contenere una quantità infinita di informazioni! Infatti un qubit può essere pensato come una sfera[3], il cui polo nord è lo 0 e il polo sud 1. Il qubit rappresenta un punto qualsiasi sulla superficie di questa sfera. Il problema è che quando si va a leggere il “vero” valore del qubit egli risponderà ‘0’ o ‘1’ proprio come un qualsiasi bit, teletrasportandosi con più probabilità al polo più vicino! “Belìn, tutte ste parole per niente”, direte voi! No, in realtà si può sfruttare l’informazione “nascosta” durante i calcoli per poi tirar fuori un risultato, binario.

Vi farò un piccolo esempio su come può essere utile un cq.
Mettiamo conto che styl mi sfidi e mi dica: “sono riuscito a scoprire la password che usa masterlove per 8 siti diversi, compresa l’email, il forum e un sito di trans! Ti posso dire che usa al massimo due password diverse, forse ne usa addirittura solo una. Però voglio che sia tu a capire quante password usa masterlove!” A questo punto styl, per darmi una speranza, continua: “basta che tu mi dirai il nome di un sito e io ti dirò quale password usa il buon masterlove, ma attento che ad ogni domanda ti metto un warning sul CF!” Sono proprio nei casini! Se masterlove usa una sola password, oppure sono molto sfortunato, sono costretto a fare 5 domande e verrò bannato! Infatti:

1 io: “che password usa per il CF?”
styl: “la passowrd è: forzanapoli
2 io: “gmail?”
styl: “forzanapoli
3 io “messenger?”
styl: “forzanapoli
4 io: “transInternational?”
styl: “forzanapoli

A questo punto potrebbe essere che per tutti gli altri quattro siti usi un’altra password oppure la stessa, ma per saperlo sono costretto a fare una quinta domanda, ed a ricevere così l’ultimo warning!
5 io: “rapidshare?”
styl: “ingegnerissimo

Ah, quindi masterlove usa 2 password diverse! Mi ci sono voluti 5 tentativi e styl mi comunica con un certo orgoglio di avermi bannato per sempre dal CF, ma… un momento!
Mettiamo conto che i computer quantici siano una realtà e che styl mi abbia lanciato la medesima sfida: quante domande dovrei fare a styl, per ottenere la stessa informazione? Una! Con una sola domanda (però scambiando un’informazione di tipo quantistica, come se nell’esempio gli avessi chiesto insieme tutti e cinque i siti…), io sarei in grado di capire se masterlove usa 1 o 2 password per i suoi siti.

Questo mio esempio è la rappresentazione di un algoritmo, il primo che dimostrò la potenza superiore di un computer quantico rispetto ad un computer classico, scoperto da Deutsch, ovviamente la sua spiegazione fu leggermente diversa..
Fu dimostrato successivamente da Shor che un computer quantico può essere ben più utile di dirci quante password usi masterlove, potrebbe dirci qualsiasi password, di chiunque![4]

Alcuni computer quantistici sono già stati realizzati (si parla di pochi qubit) e a malapena riescono a scomporre il numero 15 in fattori primi, ma c’è chi sostiene (e non dei pazzi) che al NSA (spionaggio americano) siano già a disposizione dei computer quantici per leggere le email di Bin Laden protette con la PGP e in molti dicono che a breve ci saranno grandi passi in avanti (il 2008 sembrava l’anno buono..).
Gli interessati difficilmente troveranno materiale in italiano, anzi, se ne trovate scrivetemi pure, mi farebbe piacere! Se siete fisici/matematici/informatici interessati all’argomento vi consiglio Quantum computation and Quantum information di M. Nielsen.

In ultimo vorrei solo citare Feynman, che parlando di quantismo è impossibile non citare, il quale disse : “Penso di poter affermare che nessuno capisca la meccanica quantistica”.
Grazie per aver letto e grazie per lo spazio concessomi!
Ciao!

“4011”


[1] E’ una semplificazione quasi drammatica, vedere Macchina di Turing Universale per una più dettagliata descrizione.
[2] Infatti, c’è chi sostiene che rendere illegale la condivisione di file, voglia dire rendere illegali alcuni numeri, cosa del tutto anticostituzionale…
[3] Sfera di Bloch
[4] Tramite un bruteforce attack, oppure crackando il sistema RSA… come preferite

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6 Responses

  1. admin says:

    Gran bel pezzo! Ottimo esordio per 4011… ma stavo pensando a come potrebbe girare Pro Evolution Soccer su un computer quantistico…
    FIGOOOOOOOOOOOO 🙂

  2. Slide says:

    Ottimo articolo, leggero e simpatico, che porta a conoscenza del mondo dei computer quantici.
    E’ un argomento che trovo molto interessante e mi incuriosisce.

    Ciao!

  3. Doc77 says:

    Mi esce il sangue dal naso…ho già problemi con la matematica classica figuriamoci con la quantistica.
    Complimenti 4011!

  1. 2008/03/23

    […] Slide on Computer Quantistici… eh? […]

  2. 2008/04/10

    […] fino a che effettivamente non si va a leggere quale faccia sia uscita. (Questo, per chi ha letto il mio primo articolo, ricorda molto ciò che avviene per un […]

  3. 2010/03/04

    […] fino a che effettivamente non si va a leggere quale faccia sia uscita. (Questo, per chi ha letto il mio primo articolo, ricorda molto ciò che avviene per un […]

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