Le nuove frontiere dell’Informazione Quantistica
Computer Superveloci
Crittografia
Teletrasporto
La rapida evoluzione
delle capacità di
calcolo…
1949
1964
1973
Fino a che punto
ci possiamo
spingere?
1984
oggi
La legge di Moore prevede un raddoppio
delle prestazioni di calcolo ogni 18 mesi
50 miliardi di transistor
Si intravede però un limite
alla miniaturizzazione dei
dispostivi elettronici…
Il primo transistor (1948)
A dimensioni atomiche
entrano in gioco le leggi della
meccanica quantistica
Attualmente l’informazione si codifica in sequenze di bit
Ogni bit assume valori 0 oppure 1
Esempio: la lettera “a” = 1100001
Il bit quantistico (qbit) registra simultaneamente 0 e 1
|0 =
|1 =
|
=
Sovrapposizione
quantistica di stati
I calcolatori quantistici, elaborando i qubit,
riescono a svolgere più operazioni
contemporaneamente (parallelismo intrinseco)
Quanto sono più veloci?
Esempio: scomposizione in fattori
mm…
055 664
= 24
151
?
x
x 43basterebbe
?711
Facile!
Per 1numeri
di361
migliaia
di cifre
non
un tempo pari all’età dell’Universo!
Ma per fattorizzare un numero di 129 cifre
un computer classico impiegherebbe mesi
(8 mesi su un P4 3.2GHz)
Usando invece
l’algoritmo quantistico di Shor si
potrebbe avere la risposta in qualche giorno
E un computer quantistico?
Solo pochi secondi !!
La scomposizione in fattori primi sta alla
Unobase
spione
in possesso
di attuale
un computer
quantistico
della
crittografia
che rende
potrebbe
decrittare
informazioni
sicura
la transazione
di datiriservate.
(banche, istituzioni, difesa, ...)
Al tempo stesso però, la crittografia
quantistica permette di smascherare
un’eventuale intercettazione
Al tempo stesso però,
la crittografia
Le intrusioni
di uno spione sulla
Alice spedisce a Bob il
quantistica
permette
smascherare
fibradi
ottica
vengono scoperte!
messaggio criptato
mediante
un’eventuale intercettazione
la chiave segreta
101
010
Generazione di
chiave segreta
(scrittura)
Generazione di
chiave segreta
(lettura)
Sorgente di qbit
accoppiati
(entangled)
Fibra ottica
Teletrasporto di fotoni
(quanti di luce)
Alice
Bob
Usando il dato di Alice,
Bob trasforma il suo
fotone in una copia esatta
del fotone originale!
Il risultato della
Alice
misura
misura
viene
congiuntamente
trasmesso a Bob
i due fotoni
Fotone da
trasportare
Sorgente di fotoni
accoppiati
(entangled)
Abbiamo appena iniziato a utilizzare i principi
base della meccanica quantistica a favore
dell’informatica e delle telecomunicazioni
La crittografia quantistica è già una realtà
commerciale
Il mondo della ricerca sta dedicando grandi
sforzi per la realizzazione pratica del computer
quantistico
Riusciremo a teletrasportare la materia a
distanza, come già facciamo con la luce?
A cura del Gruppo Teorico di Fisica della Materia, Università di Bologna
(L. Campos Venuti, C. Degli Esposti Boschi, M. Roncaglia)
http://www.bo.infm.it/grp/morandi/home.html