Cosa rende l’informatica quantistica così difficile da spiegare?

Computer quantistici, tu Potresti aver sentito che sono magiche macchine Uber che presto cureranno il cancro e il riscaldamento globale provando tutte le possibili risposte in diversi universi paralleli. per 15 anni il mio blog E in altri luoghi, ho contestato questa visione da cartone animato, cercando di spiegare quella che ritengo la verità più accurata, ma ironicamente la più meravigliosa. Lo considero un servizio pubblico ed è quasi il mio dovere morale come ricercatore di informatica quantistica. Ahimè, il lavoro sembra assurdo: il notevole clamore intorno ai computer quantistici è cresciuto solo nel corso degli anni, poiché aziende e governi hanno investito miliardi e mentre la tecnologia avanza fino ai 50 qubit programmabili che (su determinati standard artificiosi) potrebbero davvero dare origine al i più grandi supercomputer del mondo Correre per i loro soldi. E proprio come nelle criptovalute, nell’apprendimento automatico e in altri campi alla moda, i soldi sono arrivati ​​agli acquirenti.

Nonostante ciò, l’ho capito nei momenti di riflessione. La verità è che anche rimuovendo tutti i cattivi impulsi e l’avidità, sarà comunque difficile spiegare l’informatica quantistica in modo succinto e onesto senza la matematica. Come disse una volta il pioniere dell’informatica quantistica Richard Feynman del suo lavoro vincitore del premio Nobel nell’elettrodinamica quantistica, se potesse essere descritto in poche frasi, non meriterebbe un premio Nobel.

Non che questo impedisse alle persone di provarci. Da quando Peter Shore ha scoperto nel 1994 che un computer quantistico può violare la maggior parte della crittografia che protegge le transazioni su Internet, l’entusiasmo per la tecnologia è stato guidato da qualcosa di più della semplice curiosità intellettuale. In effetti, gli sviluppi in questo campo sono generalmente trattati come storie di affari o di tecnologia piuttosto che come storie di scienza.

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Andrebbe bene se un giornalista di affari o tecnologia potesse dire onestamente ai lettori: “Guarda, c’è tutta questa roba quantistica profonda sotto il cofano, ma tutto ciò che devi capire è la linea di fondo: i fisici stanno per costruire computer più veloci che rivoluzioneranno tutto .” “.

Il problema è che i computer quantistici non rivoluzioneranno tutto.

Sì, un giorno potrebbero risolvere alcuni problemi specifici in pochi minuti che (pensiamo) richiederebbero più tempo della vita dell’universo sui computer classici. Ma ci sono così tanti altri problemi importanti che la maggior parte degli esperti ritiene che i computer quantistici aiuteranno solo modestamente, se ce ne saranno. Inoltre, mentre Google e altri hanno recentemente affermato in modo credibile di aver raggiunto l’accelerazione quantistica artificiale, questo era solo per criteri esoterici specifici (quelli che richiedo) Aiuta ad evolvere). Un computer quantistico sarebbe probabilmente abbastanza grande e affidabile da superare i computer classici in applicazioni pratiche come decifrare cifrari e simulare la chimica sfuggente.

Ma come può un computer programmabile essere più veloce solo per alcuni problemi? Ne conosciamo qualcuno? E cosa significa un computer quantistico “grande e affidabile” in questo contesto? Per rispondere a queste domande, dobbiamo approfondire.

Cominciamo con la meccanica quantistica. (Cosa potrebbe esserci di più profondo?) È molto difficile introdurre il concetto di sovrapposizione nelle parole di tutti i giorni. Quindi, non sorprende che molti scrittori scelgano una via d’uscita facile: dicono che la sovrapposizione significa “entrambi contemporaneamente”, quindi un bit quantistico, o qubit, può essere “sia 0 che 1 allo stesso tempo”, mentre il bit classico può essere solo l’uno o l’altro. Aggiungono che un computer quantistico raggiungerà la sua velocità utilizzando i qubit per provare tutte le possibili soluzioni in sovrapposizione, ovvero simultaneamente o in parallelo.

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Questo è quello che considero l’errore fondamentale della divulgazione dell’informatica quantistica, che porta a tutto il resto. Da qui, è solo un breve salto ai computer quantistici per risolvere qualcosa come Problema del venditore di viaggi Travel Provando tutte le possibili risposte contemporaneamente, qualcosa che quasi tutti gli esperti pensano di non essere in grado di fare.

Il fatto è che, affinché il computer sia utile, a un certo punto devi guardarlo e leggere l’output. Ma se guardi una sovrapposizione uguale di tutte le possibili risposte, le regole della meccanica quantistica dicono che vedrai e leggerai una risposta casuale. E se è tutto ciò che vuoi, puoi sceglierne uno tu stesso.

Agapeto Vecoli

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