Il calcolo quantistico è solo una torta nel cielo?

Ho una laurea in informatica. Lavoro nell'IT e lo faccio da molti anni. In quel periodo i computer "classici" hanno fatto passi da gigante. Ora ho un disco terabyte nel cassetto della mia camera da letto tra le calze, il mio telefono ha una potenza di elaborazione fenomenale e i computer hanno rivoluzionato la nostra vita.

Ma per quanto ne so, l'informatica quantistica non ha fatto nulla. Inoltre sembra che rimarrà tale. L'informatica quantistica esiste ormai da quarant'anni e la vera informatica l'ha lasciata nella polvere. Vedi la sequenza temporale su Wikipedia e chiediti dov'è il sommatore parallelo? Dov'è l'equivalente di Atlas o MU5? Sono andato all'università di Manchester, vedo la storia sull'articolo del Manchester Computers su Wikipedia. I computer quantistici non mostrano progressi simili. Al contrario, sembra che non siano nemmeno decollati. Presto non ne comprerai uno su PC World.

Sarai mai in grado di farlo? È tutto hype e aria calda? Il calcolo quantistico è solo una torta nel cielo? È tutto solo jam-domani corteggiato da ciarlatani quantici per un pubblico credulone? In caso contrario, perché no?

Il calcolo quantistico è solo una torta nel cielo?

Finora sta guardando in questo modo. Abbiamo cercato questa torta in modo aggressivo negli ultimi tre decenni, ma con scarso successo. ora abbiamo computer quantistici, ma non sono la torta che volevamo, che è un computer quantistico che può effettivamente risolvere un problema più velocemente o con una migliore efficienza energetica rispetto a un computer classico.

Presto non ne comprerai uno su PC World.

Sarai mai in grado di farlo?

Non possiamo prevedere il futuro, ma se dovessi indovinare in questo momento, direi "no". Non esiste ancora alcuna applicazione per la quale il calcolo quantistico sarebbe abbastanza prezioso. Invece potremmo avere computer quantistici in un piccolo numero di istituti speciali in cui vengono effettuati calcoli molto speciali (come il supercomputer chiamato Titan presso il Oak Ridge National Lab, o come un acceleratore di particelle di ciclotrone in cui vengono effettuati esperimenti speciali).

È tutto hype e aria calda?

La maggior parte di esso è hype, sfortunatamente.

Ma le applicazioni della chimica quantistica possono davvero cambiare il gioco. Invece di fare esperimenti fisicamente laboriosi su migliaia di molecole candidate per la medicina o il fertilizzante, possiamo cercare le migliori molecole su un computer. Le molecole si comportano in modo meccanico quantistico e la simulazione della meccanica quantistica non è efficiente sui computer classici, ma sui computer quantistici. Gran parte dell'investimento di Google in QC è per applicazioni di chimica [ 1 ].

È tutto solo jam-domani corteggiato da ciarlatani quantici per un pubblico credulone? In caso contrario, perché no?

Molto è, sfortunatamente.

Probabilmente eri uno degli studenti più talentuosi della tua classe all'università di Manchester. Forse avrai notato che c'erano solo pochi di voi e un numero maggiore di studenti mediocri e sub-mediocri. C'è un fenomeno simile a livello di professore. Molti professori non trovano facile o "naturale" scrivere proposte di sovvenzione ben accolte, ma hanno bisogno di finanziamenti per mantenere il proprio lavoro e assicurarsi che il loro dottorato di ricerca. gli studenti non hanno fame di conferenze scientifiche e di avere accesso al software di cui hanno bisogno.

Quando un professore diventa:

• disperato per finanziamenti, o

• raggiunto con altri problemi nella vita, come dover prendersi cura di un bambino con il cancro, o

• consapevoli che non faranno enormi scoperte scientifiche come alcuni scienziati hanno fatto centinaia di anni fa la vita diventa più una questione di sopravvivenza, di mantenere una famiglia felice e di fare ciò di cui godono piuttosto che creare un mondo migliore per i nipoti dei loro nipoti. Come professore, posso dirti che molti dei miei colleghi non sono così "nobili" come spesso il pubblico percepisce gli scienziati.

Conosco circa 1000 persone con finanziamenti per lavorare nell'informatica quantistica, e nessuna sembra avere cattive intenzioni di ingannare un "pubblico credulone" in qualche modo sinistro. La maggior parte di noi richiede solo sovvenzioni disponibili attraverso le nostre università o attraverso i nostri governi e non intendiamo esagerare l'importanza del nostro lavoro non più di altri scienziati che competono per gli stessi soldi (dobbiamo competere con i fisici molecolari che fingono il loro lavoro è importante per riparare i cambiamenti climatici solo perché la molecola su cui stanno lavorando è nella nostra atmosfera, o i biofisici che fingono che il loro lavoro possa curare il cancro solo perché stanno lavorando su una molecola che è prominente nel corpo).

Gran parte del "clamore" sull'informatica quantistica viene dai media. I giornalisti hanno stravolto i contenuti dei miei articoli per creare titoli accattivanti che otterranno più clic sui loro annunci e i loro capi daranno loro la pressione per farlo o perderanno il loro lavoro con l'altro stagista a cui non importa tanto sull'essere onesti.

Parte dell'hype proviene dagli stessi scienziati, molti che credono davvero che l'informatica quantistica sarà rivoluzionaria perché il loro dottorato di ricerca. il supervisore non aveva una grande istruzione (ricorda che l'Università di Manchester è una delle migliori al mondo e che la maggior parte delle università non è nemmeno vicina), o forse in rari casi c'è clamore da parte di persone alla disperata ricerca di fondi, ma non molto per motivi diverso da questi.

Credo che il pubblico dovrebbe investire un po 'nell'informatica quantistica, come fanno per molte altre aree di ricerca che non hanno risultati positivi garantiti. L'hype è spesso esagerato da giornalisti, scienziati ignoranti o scienziati non ignoranti che pensano di averne bisogno per sopravvivere. Vi sono inoltre critiche ingiustamente aspre da parte di giornalisti e agenzie di finanziamento.

Nulla di ciò che hai detto nella tua domanda è sbagliato.
Ho appena dato alcuni motivi per cui sono corretti.

Proverò ad affrontarlo da un punto di vista neutrale. La tua domanda è una specie di "opinione basata", ma ci sono ancora alcuni punti importanti da fare. Teoricamente , non ci sono argomenti convincenti (ancora) sul perché i computer quantistici non siano praticamente realizzabili. Ma controlla: come i computer quantistici falliscono: codici quantici, correlazioni nei sistemi fisici e accumulazione del rumore - Gil Kalai , e il relativo post sul blog di Scott Aaronson in cui fornisce alcuni argomenti convincenti contro le affermazioni di Kalai. Inoltre, leggi la risposta di James Wotton al relativo post QCSE: l'argomentazione di Gil Kalai contro i computer quantistici topologici è valida ?

Math Overflow ha un ottimo riassunto: Argomenti matematici contro il calcolo quantistico .

Tuttavia, sì, certo, ci sono problemi di ingegneria .

Problemi (adattato da arXiv: cs / 0602096 ):

• Sensibilità all'interazione con l'ambiente: i computer quantistici sono estremamente sensibili all'interazione con l'ambiente circostante poiché qualsiasi interazione (o misurazione) porta a un collasso della funzione di stato. Questo fenomeno si chiama decoerenza. È estremamente difficile isolare un sistema quantistico, in particolare un sistema ingegnerizzato per un calcolo, senza che rimanga impigliato nell'ambiente. Maggiore è il numero di qubit più difficile è mantenere la coerenza.

  [Ulteriori letture: Wikipedia: decoerenza quantistica ]

• Azioni di gate quantico inaffidabili: il calcolo quantistico sui qubit è realizzato operando su di essi con una serie di trasformazioni che sono implementate in linea di principio usando piccoli gate. È indispensabile che non vengano introdotti errori di fase in queste trasformazioni. Ma è probabile che schemi pratici introducano tali errori. È anche possibile che il registro quantico sia già intrecciato con l'ambiente anche prima dell'inizio del calcolo. Inoltre, l'incertezza nella fase iniziale rende inadeguata la calibrazione mediante operazione di rotazione. Inoltre, si deve considerare la relativa mancanza di precisione nel controllo classico che implementa le trasformazioni della matrice. Questa mancanza di precisione non può essere completamente compensata dall'algoritmo quantistico.

• Errori e loro correzione: la correzione degli errori classica impiega ridondanza. Il modo più semplice è memorizzare più volte le informazioni e, se in seguito si scopre che queste copie non sono d'accordo, è sufficiente prendere un voto a maggioranza; es. Supponiamo di copiare un po 'tre volte. Supponiamo inoltre che un errore rumoroso danneggi lo stato a tre bit in modo che un bit sia uguale a zero ma gli altri due siano uguali a uno. Se assumiamo che gli errori rumorosi siano indipendenti e si verifichino con una certa probabilità$p$, è molto probabile che l'errore sia un errore a bit singolo e che il messaggio trasmesso sia tre. È possibile che si verifichi un errore a doppio bit e che il messaggio trasmesso sia uguale a tre zeri, ma questo risultato è meno probabile di quello precedente. La copia di informazioni quantistiche non è possibile a causa del teorema della non clonazione. Questo teorema sembra presentare un ostacolo alla formulazione di una teoria della correzione dell'errore quantistico. Ma è possibile diffondere le informazioni di un qubit su uno stato altamente impigliato di diversi qubit (fisici). Peter Shor ha scoperto per la prima volta questo metodo di formulazione di un errore quantico che corregge il codice memorizzando le informazioni di un qubit su uno stato altamente intricato di nove qubit. Tuttavia, i codici di correzione degli errori quantistici proteggono le informazioni quantistiche da errori solo in alcune forme limitate. Anche, sono efficienti solo per errori in un piccolo numero di qubit. Inoltre, il numero di qubit necessari per correggere gli errori normalmente non si adatta bene al numero di qubit in cui si verifica effettivamente l'errore.

  [Ulteriori letture: Wikipedia: correzione dell'errore quantistico ]

• Vincoli sulla preparazione dello stato: la preparazione dello stato è il primo passo essenziale da considerare prima dell'inizio di qualsiasi calcolo quantistico. Nella maggior parte degli schemi, i qubit devono trovarsi in un particolare stato di sovrapposizione affinché il calcolo quantico proceda correttamente. Ma creare stati arbitrari con precisione può essere esponenzialmente difficile (sia nel tempo che nella complessità delle risorse).

• Informazioni quantistiche, incertezza ed entropia delle porte quantistiche: l'informazione classica è facile da ottenere mediante l'interazione con il sistema. D'altra parte, l'impossibilità della clonazione significa che non è possibile determinare uno stato sconosciuto specifico. Ciò significa che, a meno che il sistema non sia stato appositamente preparato, la nostra capacità di controllarlo rimane limitata. L'informazione media di un sistema è data dalla sua entropia. La determinazione dell'entropia dipenderebbe dalle statistiche obbedite dall'oggetto.

• Un requisito per le basse temperature : diverse architetture di calcolo quantistico come il calcolo quantistico superconduttore richiedono temperature estremamente basse (vicino allo zero assoluto) per funzionare.

Progresso:

• Circa un decennio e mezzo fa, il tempo di decoerenza per i cosiddetti "computer quantistici" era inferiore a 1 nanosecondo. Ora, la versione a qubit di IBM Quantum Experience a 16 qubit a cui è possibile accedere online ha un tempo di decoerenza ~ 100 μs (vedere: Dimostrazione di Envariance e Parity Learning sul processore IBM 16 Qubit (Davide Ferrari & Michele Amoretti, 2018) ). Il tempo di decoerenza di 100 μs è sufficiente per eseguire già semplici algoritmi quantistici! Puoi verificarlo tu stesso sui computer quantistici a 5 qubit e 16 qubit che sono stati resi accessibili online da IBM. Penso che Google sia stato in grado di ottenere tempi di decoerenza ancora migliori con i suoi chip superconduttori (con un numero equivalente di qubit).

  • Nell'ultimo decennio sono stati registrati molti miglioramenti nell'area della correzione dell'errore quantistico (che richiede un numero molto inferiore di qubit totali). Vedere Correzione dell'errore quantistico per i ricordi quantistici (Terhal, 2015) per una breve revisione.

  Inoltre, citando: Wikipedia: correzione quantistica dell'errore - Realizzazione sperimentale :

  Ci sono state diverse realizzazioni sperimentali di codici basati su CSS. La prima dimostrazione è stata con qubit NMR. Successivamente, sono state fatte dimostrazioni con ottica lineare, ioni intrappolati e qubit superconduttori (transmon). Sono stati inoltre implementati altri codici di correzione degli errori, come uno mirato a correggere la perdita di fotoni, la fonte di errore dominante negli schemi di qubit fotonici.

  • La preparazione di stati quantistici arbitrari è ancora un grosso problema. Ma ora almeno conosciamo l'esatta decomposizione del gate per qualsiasi evoluzione unitaria ( preparazione dello stato quantico con decomposizioni del gate universali (Plesch & Brukner, 2011) ), sebbene il numero di gate non si riduca di solito bene con un numero di qubit. Ci sono stati ulteriori miglioramenti come nella preparazione dello stato quantico ad alta fedeltà usando il controllo ottimale vicino (Yuchen Peng & Frank Gaitan, 2017) . Per alcuni altri metodi di alta precisione recentemente sviluppati per la preparazione dello stato vedi Preparazione degli stati nella meccanica quantistica (Fröhlich, 2016) e Preparazione dello stato quantico (Ali et al., 2017) .

  • Uno dei principali vincoli che abbiamo ancora è il numero di qubit (si noti che questo problema è intrinsecamente correlato alla difficoltà di mantenere la coerenza per lunghi periodi di tempo rispetto al gatto di Schrödinger e alla difficoltà dello stato di sovrapposizione macroscopica e all'ottima risposta in esso). Nessuno dei computer quantistici attuali è sufficiente per mostrare un notevole miglioramento della "capacità" rispetto ai computer classici. Il numero più grande fattorizzato da un computer quantistico fino ad oggi è 291311 ( calcolo quantico adiabatico ad alta fedeltà che utilizza l'Hamiltoniano intrinseco di un sistema di spin: applicazione alla fattorizzazione sperimentale del 291311 (Li et al., 2017)). La fattorizzazione a forza bruta di 291311 richiede al massimo ~ 270 divisioni, ognuna delle quali impiega ~ 10 ns su CPU moderne. Sono 3 in totale, il che implica che la fattorizzazione sarà più rapida di molti ordini di grandezza sul tuo laptop. Il miglioramento pratico della complessità temporale non sarà evidente a meno che e fino a quando il numero di qubit aumenta di almeno 10 volte circa (non sto prendendo in considerazione le macchine D-Wave che hanno oltre 1000 qubit, poiché usano un meccanismo diverso noto come ricottura quantistica che è efficace solo in alcune ristrette gamme di problemi). Ma, probabilmente, anche il numero di qubit è in costante aumento. Recentemente Google ha annunciato un computer a 72 qubit ( blog AI di Google: un'anteprima di Bristlecone, il nuovo processore quantistico di Google ) e Intel ha annunciato un chip a 49 qubit (IEEE Spectrum :: CES 2018: Chip Intel da 49 Qubit per Quantum Supremacy ). Confrontalo con gli anni 2000, quando avevamo solo un numero di qubit a una sola cifra!

  • Diverse architetture di calcolo quantistico sono state scoperte negli ultimi due decenni, per le quali non sono necessarie temperature quasi assolute a zero , ad esempio computer quantici ottici, computer quantistici a ioni intrappolati, computer quantistici a base di diamante, ecc. Cfr. Perché i computer quantistici ottici non devono essere tenuti vicino allo zero assoluto mentre i computer quantistici superconduttori lo fanno?

Conclusione:

Se avremo mai computer quantistici efficienti in grado di superare visibilmente i computer classici in determinate aree, è qualcosa che solo il tempo potrà dire. Tuttavia, considerando i notevoli progressi che stiamo facendo, probabilmente non sarebbe troppo sbagliato affermare che tra un paio di decenni dovremmo avere computer quantici sufficientemente potenti. Dal punto di vista teorico, tuttavia, non sappiamo ancora se esistano algoritmi classici (che possono) che corrisponderanno agli algoritmi quantistici in termini di complessità temporale. Vedi la mia risposta precedente su questo problema. Da una prospettiva completamente teorica, sarebbe anche estremamente interessante se qualcuno potesse dimostrare che tutti i problemi di BQP risiedono in BPP o P!

Personalmente credo che nei prossimi decenni useremo una combinazione di tecniche di calcolo quantistico e tecniche di calcolo classiche (cioè il tuo PC avrà sia componenti hardware classici che hardware hardware o calcolo quantistico saranno totalmente basati su cloud e tu li accederò solo online dai computer classici). Perché ricorda che i computer quantistici sono efficienti solo per una gamma molto ristretta di problemi. Sarebbe piuttosto dispendioso in termini di risorse e poco saggio fare un'aggiunta come 2 + 3 usando un computer quantistico (vedi Come fa un computer quantistico a fare matematica di base a livello hardware? ).

Ora, arriva al punto se i fondi nazionali vengono inutilmente sprecati nel tentativo di costruire computer quantistici . La mia risposta è NO ! Anche se non riusciremo a costruire computer quantistici legittimi ed efficienti, avremo comunque guadagnato molto in termini di progresso ingegneristico e scientifico . La ricerca in fotonica e superconduttori è già aumentata di molte volte e stiamo cominciando a comprendere molti fenomeni fisici meglio che mai. Inoltre, la teoria dell'informazione quantistica e la crittografia quantistica hanno portato alla scoperta di alcuni risultati e tecniche matematici accurati che possono essere utili anche in molte altre aree (cfr.Physics SE: aree matematicamente difficili nella teoria dell'informazione quantistica e nella crittografia quantistica ). A quel punto avremo compreso molto di più su alcuni dei problemi più difficili dell'informatica teorica (anche se non riusciremo a costruire un "computer quantistico").

Fonti e riferimenti:

1. Difficoltà nell'implementazione dei computer quantistici (Ponnath, 2006)

2. Wikipedia: informatica quantistica

3. Wikipedia: correzione quantistica dell'errore

Addendum:

Dopo un po 'di ricerche, ho trovato un articolo molto carino che delinea quasi tutti i contro-argomenti di Scott Aaronson contro lo scetticismo del calcolo quantistico. Ho molto consiglio vivamente di andare attraverso tutti i punti dati in là. In realtà è la parte 14 degli appunti delle lezioni pubblicati da Aaronson sul suo sito web. Sono stati utilizzati per il corso PHYS771 presso l'Università di Waterloo. Le note delle lezioni si basano sul suo popolare libro di testo Quantum Computing Since Democritus .

Il calcolo classico è in circolazione da più tempo rispetto al calcolo quantistico. I primi tempi dell'informatica classica sono simili a quelli che stiamo vivendo ora con l'informatica quantistica. Lo Z3 (dispositivo elettronico completo First Turing) costruito negli anni '40 aveva le dimensioni di una stanza e meno potente del tuo telefono. Questo parla dei progressi fenomenali che abbiamo sperimentato nell'informatica classica.

D'altronde, l'alba dell'informatica quantistica non iniziò fino agli anni '80 . L'algoritmo di factoring di Shor; la scoperta che ha dato il via al campo è stata scoperta negli anni '90 . Questo è stato seguito alcuni anni dopo con la prima dimostrazione sperimentale di un algoritmo quantistico.

Vi sono prove che i computer quantistici possono funzionare. C'è un enorme progresso negli aspetti sperimentali e teorici di questo campo ogni anno e non c'è motivo di credere che si fermerà. Il teorema della soglia quantistica afferma che il calcolo quantistico su larga scala è possibile se i tassi di errore per le porte fisiche sono al di sotto di una determinata soglia. Ci stiamo avvicinando (alcuni sostengono che siamo già lì) a questa soglia per i piccoli sistemi.

È bello essere scettici sull'utilità del calcolo quantistico. In effetti, è incoraggiato! È anche naturale confrontare l'avanzamento del calcolo quantistico con il calcolo classico; dimenticando che i computer quantistici sono più difficili da costruire rispetto ai computer classici.

I primi computer classici furono costruiti con la tecnologia esistente. Ad esempio, i tubi a vuoto furono inventati circa quattro decenni prima di essere usati per produrre Colosso.

Per i computer quantistici, dobbiamo inventare la tecnologia prima di creare il computer. E la tecnologia è così al di là di quanto esisteva in precedenza, che solo questo passo ha richiesto alcuni decenni.

Ora abbiamo praticamente le nostre versioni quantistiche di tubi a vuoto. Quindi aspettati un Colosso tra circa un decennio.

TL, DR: argomenti di ingegneria e fisica sono già stati fatti. Aggiungo una prospettiva storica: sostengo che il campo del calcolo quantistico ha in realtà solo poco più di due decenni e che ci sono voluti più di tre decenni per costruire qualcosa come il MU5.

Dato che menzioni la sequenza temporale, diamo un'occhiata più da vicino:

Gli inizi

Prima di tutto, la semplice possibilità di qualcosa di simile a un computer quantistico è stata espressa da Richard Feynman a ovest (1959 o 1981 se lo si desidera) e Yuri Manin a est (1980). Ma questa è solo un'idea. Nessuna implementazione inizia.

Quando sono accadute cose simili con il calcolo classico? Bene, molto tempo fa. Charles Babbage, ad esempio, voleva già costruire macchine per computer all'inizio del XIX secolo e aveva già delle idee. Pascal, Leibniz, avevano tutti idee. La macchina analitica di Babbage del 1837, che non fu mai costruita a causa di sfide finanziarie e ingegneristiche (a proposito, il precursore della macchina analitica fu costruita con Lego ) è sicuramente la prima idea più recente che è già molto più avanti di quanto proposto da Feynman e Manin computazione quantistica, perché propone un'implementazione concreta.

Gli anni '70 non vedono nulla di simile a un computer quantistico. Vengono inventati alcuni codici, vengono fatte alcune basi teoriche (quante informazioni possono essere memorizzate?), Che è necessario per qc, ma in realtà non persegue l'idea del computer quantistico.

I codici e le idee relative alla comunicazione sono al calcolo quantico ciò che i telefoni e i fili del telegrafo sono al calcolo classico: un importante precursore, ma non un computer. Come sapete, i codici Morse e i telegrafi sono tecnologie del XIX secolo e sono stati studiati anche codici più difficili per i canali rumorosi. Le basi matematiche (in termini di non-teoremi e simili) furono fatte nel 1948 da Shannon.

Ad ogni modo, si può sostenere che il calcolo della scheda perforata è stato sviluppato nel 1804 per la tessitura , ma non voglio affermare che questo sia stato davvero l'inizio del calcolo classico.

Computer universali (quantistici)

Quindi, quando è iniziato il calcolo? Sosterrò che hai bisogno di una serie di cose per far decollare la ricerca per il calcolo universale; prima di ciò, il numero di persone e denaro investito sarà limitato.

1. Hai bisogno del concetto di computer universale e di un modello teorico di cosa raggiungere.
2. È necessaria un'architettura su come implementare un computer universale - a livello teorico.
3. Hai bisogno di un sistema di vita reale in cui poterlo implementare.

Quando otteniamo quelli nel calcolo quantistico?

• Deutsch descrive il computer quantistico universale nel 1985 (33 anni fa).
• I modelli di circuito e le porte sono sviluppati nello stesso periodo.
• Il primo modello completo di come mettere tutto insieme è stato proposto da Cirac e Zoller nel 1994 (solo 24 anni fa).

Tutti gli altri progressi nel calcolo quantistico prima o durante quel periodo erano limitati alla crittografia, ai sistemi quantistici in generale o ad altre teorie generali.

Che dire del calcolo classico?

• Abbiamo il lavoro di Turing su macchine Turing (1936) o il lavoro di Church (stesso periodo di tempo).
• Le architetture moderne si basano sul modello di von Neumann (1945); esistono altre architetture.
• Come modello, il modello di circuito digitale è stato progettato nel 1937 da Shannon.

Quindi, nel 1994 siamo in uno stato paragonabile al 1937:

• Ci sono alcune persone che stanno facendo le basi teoriche e le basi sono state fatte.
• Ci sono un discreto numero di persone che svolgono lavori di ingegneria su questioni di base non direttamente correlate ma molto utili per la costruzione di un computer (quantistico).
• E il campo non è generalmente così grande e ben finanziato.
• Ma: da quella data, finanziamenti e persone iniziano a riversarsi sul campo.

Il campo sta decollando

Per il calcolo classico, questo è illustrato dalla quantità di diversi "primi sistemi di computer" nella timeline di Wikipedia. C'erano diversi gruppi di ricerca almeno in Germania, Inghilterra e Stati Uniti in diverse località (ad esempio Manchester e Bletchley Park nel Regno Unito, solo per citarne alcuni). I soldi del tempo di guerra furono deviati verso l'informatica perché era necessario, ad esempio, per lo sviluppo della bomba nucleare (vedi conti a Los Alamos).

Per il calcolo quantistico, vedi ad esempio questo commento :

Il campo del QIS iniziò una crescita esplosiva all'inizio della metà degli anni '90 come conseguenza di numerosi stimoli simultanei: Peter Shor dimostrò che un computer quantistico poteva calcolare numeri molto grandi in modo super efficiente. L'industria dei semiconduttori ha capito che il miglioramento dei computer secondo la legge di Moore avrebbe raggiunto troppo presto il limite quantico, richiedendo cambiamenti radicali nella tecnologia. Gli sviluppi nelle scienze fisiche hanno prodotto ioni atomici intrappolati, cavità ottiche avanzate, punti quantici e molti altri progressi che hanno permesso di contemplare la costruzione di dispositivi logici quantistici praticabili. Inoltre, la necessità di comunicazioni sicure ha guidato le indagini su schemi di comunicazione quantistica che sarebbero a prova di manomissione.

Tutto sommato, dal tempo, che le basi teoriche dei computer moderni erano state poste al momento in cui i primi computer sono disponibili (Zuse 1941, Manchester 1948, solo per nominarne due) ci sono voluti circa un decennio. Allo stesso modo, i primi sistemi hanno impiegato circa un decennio per eseguire una sorta di calcolo universalmente programmabile con sistemi quantistici. Certo, le loro capacità sono inferiori rispetto ai primi computer di Manchester, ma comunque.

Venti anni dopo, assistiamo lentamente a una crescita esplosiva della tecnologia e molte aziende vengono coinvolte. Vediamo anche l'avvento di nuove tecnologie come il transistor (scoperto per la prima volta nel 1947).

Allo stesso modo, 20 anni dopo l'inizio del calcolo quantistico, vediamo l'entrata seria delle aziende private nel campo, con Google, IBM, Intel e molti altri. Quando ero alla mia prima conferenza nel 2012, il loro coinvolgimento era ancora accademico, oggi è strategico. Allo stesso modo, abbiamo visto una proposta di una vasta gamma di diversi sistemi di calcolo quantistico durante gli anni 2000 come qubit superconduttori, che formano la base dei chip più avanzati delle tre società sopra menzionate. Nel 2012, nessuno poteva pretendere di avere un sistema un po 'affidabile con più di un paio di qubit fisici. Oggi, solo sei anni dopo, IBM ti consente di giocare con i loro 16 qubit molto affidabili (5 se vuoi davvero solo giocare) e Google afferma di testare un sistema a 72 qubit mentre parliamo.

Sì, abbiamo ancora molta strada da fare per avere un computer quantistico affidabile su larga scala con capacità di correzione degli errori, e i computer che abbiamo attualmente sono più deboli dei computer classici che avevamo negli anni '60, ma io (come altri spiegano in altre risposte) ritengono che ciò sia dovuto a sfide ingegneristiche uniche. C'è una piccola possibilità che sia dovuta a limitazioni fisiche di cui non abbiamo idea, ma se lo è, dati i progressi attuali, dovremmo sapere al più tardi tra un paio d'anni.

Qual è il mio punto qui?

• Ho sostenuto che il motivo per cui non vediamo ancora un computer quantistico MU5 è anche dovuto al fatto che il campo non è ancora così vecchio, e non ha ottenuto così tanta attenzione fino a poco tempo fa.
• Sostengo che dal punto di vista dei giorni nostri, sembrava che i computer classici diventassero molto veloci molto rapidamente, ma che ciò trascura decenni di precedenti lavori in cui lo sviluppo e la crescita non sembravano così rapidi.
• Sostengo che se credete (come quasi tutti nel settore) che i problemi ingegneristici iniziali affrontati dai computer quantistici siano più difficili di quelli affrontati dai computer classici, allora vedrete una traiettoria di ricerca e innovazione molto comparabile a uno dei computer classici . Certo, sono in qualche modo diversi, ma le idee di base su come va sono simili.

Per rispondere a una parte della domanda "comprerò mai un computer quantistico", ecc. Penso che ci sia un malinteso fondamentale.

Il calcolo quantistico non è solo il calcolo classico ma più veloce. Un computer quantistico risolve in breve tempo alcuni tipi di problemi che richiederebbero un supercomputer classico per mille anni. Questa non è un'esagerazione. Ma i tipi di elaborazione regolari, l'aggiunta di numeri, lo spostamento di bit per la grafica, ecc. Saranno comunque solo cose di elaborazione classica.

Se la tecnologia potesse mai essere miniaturizzata (non lo so), potrebbe essere qualcosa di più simile a una MMU o una scheda grafica. Una funzionalità aggiuntiva per il tuo computer classico, non una sostituzione. Allo stesso modo una scheda grafica di fascia alta consente al tuo computer di fare cose che non sarebbe in grado (in tempi ragionevoli) con la CPU principale, un computer quantistico consentirebbe altri tipi di operazioni che non possono essere eseguite al momento.

Ti consiglio almeno di scansionare forse il primo paragrafo della pagina " Principi di funzionamento " sulla pagina Wikipedia del calcolo quantistico.

Quando chiedi se si tratta di una torta nel cielo, ciò dipende piuttosto da ciò che prometti che pensi che le tecnologie quantistiche stiano cercando di mantenere. E questo dipende da chi la gente sta facendo quelle promesse.

Considera perché sei persino a conoscenza del calcolo quantistico, dato che non è ancora riuscito a produrre alcun dispositivo (o, per essere più equo, non molti dispositivi ) che assomigli all'hardware dei computer muscolari. Da dove ne senti parlare, da dove proviene l'eccitazione? Sono disposto a scommettere che anche se partecipi a tutti i discorsi accademici sull'informatica quantistica che puoi gestire personalmente, non molto di ciò che senti sull'informatica quantistica viene dagli accademici. È probabile che tu ascolti molto sull'informatica quantistica da fonti che sono più interessate all'eccitazione che ai fatti.

Ci sono alcune fonti aziendali che stanno facendo affermazioni più o meno grandiose su ciò che il loro hardware quantistico può fare o sarà in grado di fare; e ci sono stati per oltre un decennio. Nel frattempo, c'è una grande comunità di persone che hanno semplicemente cercato di fare progressi attenti e non spendere troppo della loro energia per fare promesse che non possono mantenere. Di chi avrai sentito di più?

Ma anche concedendo ciò, le parti più responsabili dell'eccitazione per il calcolo quantistico sono alcuni tipi di riviste e siti Web di interesse speciale, che come fonti di informazione sono come i venditori di waffle in piazza: commerciano molto con aromi dolci di vapore piuttosto che qualcosa con sostanza e morso. L'industria pubblicitaria in cerca di attenzione, piuttosto che il mondo accademico, è la ragione principale per cui ci sono aspettative così gonfie di calcolo quantistico. Non si preoccupano nemmeno del calcolo quantistico in linea di principio: è uno dei tanti incantesimi magici con cui stupire la folla, evocare sogni di torta nel cielo e nel frattempo fare soldi da qualche altra compagnia per la semplice possibilità che un annuncio è stato visto per mezzo secondo. Quellol'industria è molto impegnata nella vendita di pasticceria dispersa nell'aria, sia per i loro clienti che per il loro pubblico. Ma questo significa che il mondo deve i rotoli di fichi volanti a coloro che stanno effettivamente lavorando alle tecnologie quantistiche? E 'abbastanza difficile da realizzare le cose che noi pensiamo possa essere possibile realizzare - che sono più modesti, ma comunque la pena.

Tra i miei colleghi accademici (teorici informatici e fisici teorici), la palese disinformazione sul calcolo quantistico tra il pubblico è una fonte di significativa frustrazione. Molti di noi credono che sarà possibile costruire un computer quantistico, e la maggior parte di quelli che credono anche che avrà un impatto economico significativo. Ma nessuno di noi si aspetta che capovolgerà il mondo tra cinque o dieci anni, né ci aspettavamo che da uno qualsiasi degli ultimi quindici anni sia diventato di moda dire che avremmo enormi computer quantici " da cinque a dieci anni ". Ho sempre sottolineato che spero di vedere gli impatti nella mia vita e l'attività recente mi ha fatto sperare di vederlo entro venti anni, ma anche allora non andrai al negozio a comprarne uno,

Nessuno di noi si aspetta che ciò ti consenta di risolvere facilmente il Problema del commesso viaggiatore o simili. Essere in grado di analizzare i problemi della chimica quantistica e dei materiali quantistici è l'originale, e nel breve termine è ancora la migliore e futura applicazione del calcolo quantistico, e può essere rivoluzionaria lì; e forse a lungo termine possiamo fornire miglioramenti solidi e significativi nella pratica per problemi di ottimizzazione. (D-Wave afferma che possono già farlo in pratica con le loro macchine: la giuria è ancora fuori tra gli accademici se questa affermazione è giustificata.)

Il diavolo è che, per spiegare cosa ci si può effettivamente aspettare dalla teoria e dallo sviluppo del calcolo quantistico, bisogna in qualche modo spiegare un po 'di meccanica quantistica. Questa non è una cosa facile da fare, e come per qualsiasi cosa complicata, c'è poca pazienza nel mondo più ampio per la comprensione sfumata, specialmente quando i "fatti alternativi" sotto forma di clamore 'yakawow' al gusto di caramelle si muovono potentemente in sette stivali da campionato.

La verità - su ciò che può fare il calcolo quantistico e che probabilmente non ti permetterà di teletrasportarti in tutto il mondo, né di risolvere la fame nel mondo o il caos delle compagnie aeree in un colpo - è noiosa. Fare progressi significativi nella chimica e nella scienza dei materiali non lo è. Per non parlare delle applicazioni non ancora sviluppate: quanto facilmente si può estrapolare dai computer basati su attrezzi per aiutare a calcolare in modo affidabile le tasse o calcolare le tabelle dei logaritmi per progettare aerei ?

La linea temporale della tecnologia informatica classica si estende ben prima del XIX secolo. Abbiamo qualche idea su come provare a ricostruire questo percorso con le tecnologie quantistiche e abbiamo un'idea del tipo di dividendi che potrebbero essere possibili se lo facciamo. Per questo motivo, speriamo di riprodurre lo sviluppo di utili tecnologie informatiche in un tempo molto, molto più veloce rispetto agli oltre 370 anni dagli additivi Pascal ai giorni nostri. Ma non sarà abbastanza veloce come alcune persone hanno promesso, in particolare quelle persone che non sono effettivamente responsabili di mantenere quelle "promesse".

Alcune osservazioni

" Dov'è l'adder parallelo? "

• Non abbiamo dispositivi di grandi dimensioni che eseguono l'aggiunta da parte di computer quantistici, ma abbiamo alcune persone che lavorano su circuiti di aggiunta rapida nei computer quantistici - alcune delle operazioni che i computer quantistici dovranno fare implicherebbero operazioni più convenzionali sui dati in sovrapposizione.

" Dov'è l'equivalente di Atlas o MU5? "

• Ad essere sinceri, stiamo ancora lavorando al primo affidabile analogo quantico del sommatore di Pascal. Spero che l'approccio del progetto NQIT (divulgazione: sono coinvolto in esso, ma non come sperimentatore) per creare piccoli moduli di alta qualità in grado di scambiare entanglement sarà una via per un rapido ridimensionamento attraverso la produzione di massa dei moduli, nel qual caso potremmo passare dal sommatore di Pascal, al Collosus, all'Atlante e oltre nel giro di pochi anni. Ma solo il tempo lo dirà.

" Sembra che non siano nemmeno decollati. Presto non ne comprerai uno su PC World. "

• Questo è perfettamente vero. Tuttavia, se ti è mai stato detto di aspettarti diversamente, è più probabile che sia colpa di PC World (o di essere onesti, i concorrenti di PC World sul mercato per i tuoi soldi di abbonamento come appassionati di tecnologia) di quanto non sia nostro. Qualsiasi ricercatore responsabile ti direbbe che ci stiamo adoperando per realizzare i primi prototipi di dispositivi seri.

" Sarai mai in grado di [acquistare un computer quantistico in PC World]? "

• Sarai mai in grado di acquistare un Cray in PC World? Vorresti farlo? Forse no. Ma la tua università potrebbe volerlo, e le imprese serie potrebbero volerlo. Oltre a ciò c'è una speculazione selvaggia: non vedo come un computer quantistico migliorerebbe l'elaborazione dei testi. Ma ancora una volta, dubito che Babbage abbia mai immaginato che qualcosa di simile al suo motore di differenza sarebbe stato usato per comporre lettere.

TL; DR : ho lavorato sulla teoria dei computer quantistici per circa 15 anni. Non ho visto nulla di convincente dire che non funzioneranno. Certo, l'unica vera prova che possono funzionare è crearne uno. Sta succedendo adesso. Tuttavia, ciò che farà un computer quantistico e perché lo vogliamo non corrisponde alla percezione pubblica.

Il calcolo quantistico è solo una torta nel cielo? È tutto solo jam-domani corteggiato da ciarlatani quantici per un pubblico credulone?

Come "ciarlatano quantico" (grazie per quello), ovviamente ti dirò che è tutto realistico. Ma la teoria è solida. Finché la meccanica quantistica è corretta, la teoria del calcolo quantistico è corretta e esistono algoritmi efficienti per i computer quantistici per i quali non sappiamo come calcolare in modo efficiente la soluzione su un computer classico. Ma non credo che nulla di ciò che scrivo qui possa convincere uno scettico. O, devi sederti e imparare da solo tutti i dettagli, oppure aspettare e vedere.

Naturalmente, la meccanica quantistica è solo una teoria che potrebbe essere sostituita in qualsiasi momento, ma le sue previsioni sono già state applicate per spiegare il mondo che ci circonda. I computer quantistici non stanno spingendo la teoria in un regime non testato in cui potremmo sperare che ci siano risultati inaspettati (che è ciò che i fisici sperano davvero, perché è lì che inizi a vedere suggerimenti sulla nuova fisica). Ad esempio, la meccanica quantistica è già applicata a sistemi di materia condensata costituiti da molti più costituenti di quanti stiamo parlando di qubit in un computer quantistico a breve termine. È solo che abbiamo bisogno di un livello di controllo senza precedenti su di essi. Alcune persone pensano di avere argomenti sul perché un computer quantistico non funzionerà, ma non ho trovato nulla di particolarmente convincente negli argomenti che ho letto.

È tutto hype e aria calda?

C'è molto clamore attorno ai computer quantistici. Direi che questo proviene da due fonti principali:

• la rappresentazione popolare dell'informatica quantistica nei media tradizionali e nella cultura popolare (ad es. libri di fantascienza). Chiedi a chiunque stia lavorando attivamente al calcolo quantistico, penso che saranno tutti d'accordo sul fatto che sia scarsamente rappresentato, dando l'impressione che sia una soluzione universale che renderà tutto più veloce, il che, almeno per ora, non è il caso. C'è stato un po 'di marmellata: domani corteggerà un pubblico credulone, ma è più attraverso un tentativo di "smarrimento della traduzione" di semplificare eccessivamente quello che sta succedendo, principalmente da intermediari non specializzati.

• ricercatori stessi. Negli ultimi 20 (ish) anni, le persone hanno promesso che l'informatica quantistica è appena oltre l'orizzonte e non si è mai materializzata. È abbastanza ragionevole che gli osservatori si stufino a quel punto. Tuttavia, la mia prospettiva di essere all'interno del campo è che molte persone che affermano di lavorare per i computer quantistici non lo sono state. Poiché gli organismi di finanziamento sono diventati progressivamente più esigenti con il "perché" per la ricerca e garantendo "impatto", il calcolo quantistico è diventato il punto di riferimento per molti sperimentatori, anche se non sono realmente interessati a fare qualcosa per un computer quantistico. Se c'è stato un modo in cui possono distorcere ciò che stanno facendo in modo che sembri rilevante per il calcolo quantistico, hanno teso a farlo. Ciò non significa che il calcolo quantico possa ' non si è fatto, semplicemente non è stato così tanto focalizzato come è stato implicato. Prendi, a un livello leggermente diverso, l'esplosione della teoria dell'informazione quantistica. Così pochi teorici all'interno di essi hanno attivamente lavorato sulla teoria dei computer quantistici e su come farli funzionare (questo non vuol dire che non abbiano fatto cose interessanti).

Tuttavia, ora stiamo colpendo una massa critica in cui improvvisamente ci sono molti investimenti nella ricerca nella realizzazione di computer quantistici e la tecnologia associata, una realtà e le cose stanno iniziando a muoversi. Sembra che stiamo semplicemente raggiungendo il punto, con dispositivi di circa 50 qubit, che potremmo essere in grado di raggiungere la "supremazia quantistica", eseguendo calcoli i cui risultati non possiamo realmente verificare su un computer classico. Parte del problema con il raggiungimento di questo è stato in realtà il già citato rapido progresso dell'informatica classica. Dato il tipo di progresso della Legge di Moore, che ha prodotto un esponenziale miglioramento del potere computazionale classico, è stata una barra in costante mutamento di ciò che dobbiamo ottenere per essere convincenti.

I computer quantistici non mostrano progressi simili. Al contrario, sembra che non siano nemmeno decollati.

Il punto è che è difficile da fare e ci è voluto molto tempo per ottenere la tecnologia di base giusta. Questo è un confronto leggermente imperfetto, ma non è poi così male: pensa ai processi litografici usati per i processori. Il loro sviluppo è stato progressivo, rendendo transistor sempre più piccoli, ma i progressi sono stati rallentati in quanto è diventato sempre più difficile gestire, per esempio, gli effetti quantistici che si frappongono. I computer quantistici, d'altra parte, stanno essenzialmente cercando di scavalcare l'intera cosa del miglioramento progressivo e saltare direttamente al risultato finale, finale: transistor a singolo atomo (tipo di). Forse questo fornisce un certo livello di comprensione di ciò che gli sperimentatori stanno cercando di affrontare?

Presto non ne comprerai uno su PC World. Sarai mai in grado di farlo?

Non è chiaro che vorresti nemmeno farlo. Al momento, ci aspettiamo che i computer quantistici siano utili per determinati compiti molto specifici. In tal caso, forse prevediamo alcuni potenti computer quantistici centralizzati che svolgono quei compiti specifici e la maggior parte delle persone continuerà ad andare avanti con i computer classici. Ma, dal momento che vuoi tracciare analogie con lo sviluppo dei computer classici, allora (secondo Wikipedia) è nel 1946 che Sir Charles Darwin (nipote del famoso naturalista), capo del National Physical Laboratory britannico, scrisse:

è molto probabile che ... una sola macchina basterebbe a risolvere tutti i problemi che le vengono richiesti da tutto il paese

(varianti di questo sono attribuite a persone come Watson). Questo chiaramente non è il caso. La realtà era che una volta che i computer erano diventati ampiamente disponibili, venivano trovati ulteriori usi per loro. Esso può essere lo stesso per i computer quantistici, non lo so. Uno degli altri motivi per cui non compreresti un computer quantistico in un negozio è la sua dimensione. Bene, i dispositivi effettivi di solito sono piccoli, ma sono tutte le apparecchiature di interfacciamento e, soprattutto, il raffreddamento che occupa tutto lo spazio. Man mano che la tecnologia migliora, sarà in grado di funzionare a temperature progressivamente più elevate (ad esempio, osservare l'avanzamento della superconduttività ad alta temperatura rispetto alle temperature originali che dovevano essere raggiunte) che ridurrà i requisiti di raffreddamento.

Perché dovresti aspettarti che due diverse tecnologie avanzino alla stessa velocità?

In poche parole, i computer quantistici possono essere immensamente più potenti ma sono immensamente più difficili da costruire rispetto ai computer classici. La teoria del loro funzionamento è più complicata e basata sulla fisica recente, ci sono maggiori insidie ​​teoriche e ostacoli che ne impediscono il ridimensionamento delle dimensioni e il loro design richiede hardware molto più sofisticato che è più difficile da progettare.

Quasi ogni fase dello sviluppo di un computer quantistico è inanaloga a quella di un computer classico. Quindi una domanda per te; perché confrontarli?

Vedi la sequenza temporale su Wikipedia e chiediti dov'è l'adder parallelo?

Mi sembra che la tua risposta risieda nella tua domanda. Osservare la sequenza temporale su Wikipedia mostra progressi molto lenti dal 1959 fino al 2009. Fu principalmente un lavoro teorico fino a quando non passammo da zero a uno .

Negli ultimi 9 anni da allora, il ritmo dei progressi è stato eccezionale, passando da 2 qubit a 72 e se includi dwave fino a 2000 qubit. E ce n'è uno che lavora nel cloud in questo momento a cui abbiamo accesso. Rappresenta graficamente i progressi degli ultimi 60 anni e sono sicuro che vedrai abbastanza il ginocchio nella curva che sembri desiderare e una confutazione alla tua affermazione. Ma per quanto ne so, l'informatica quantistica non ha fatto nulla.

Dov'è l'equivalente di Atlas o MU5?

È quella la misura su cui si basa la tua domanda?

Sarai mai in grado di farlo? È tutto hype e aria calda? Il calcolo quantistico è solo una torta nel cielo? È tutto solo jam-domani corteggiato da ciarlatani quantici per un pubblico credulone?

Sì. No. No. No.

In caso contrario, perché no?

Perché, come mostra la cronologia di riferimento, le persone stanno facendo progressi significativi nel numero e nella stabilità dei qubit, nonché negli algoritmi quantistici.

Chiedere alle persone di prevedere il futuro è sempre stato pieno di fallimenti, motivo per cui la maggior parte di questi siti non consente domande "basate sull'opinione".

Forse domande più specifiche (non basate sull'opinione) servirebbero meglio a rispondere alle tue domande.

La triste verità per la maggior parte delle persone qui è che John Duffield (il richiedente) ha ragione.

Non ci sono prove che un computer quantistico sarà mai di alcun valore.

Tuttavia, per le aziende che hanno investito nell'informatica quantistica (IBM, Google, Intel, Microsoft, ecc.), Vale la pena provare a costruirne una, perché se avranno successo saranno in grado di risolvere alcuni problemi in modo esponenziale più veloce rispetto ai computer classici, e se non hanno successo non sono stati messi in ammaccature i miliardi di dollari che hanno a disposizione.

Il tentativo di costruire utili computer quantistici, che finora si può chiamare un fallimento, ha almeno portato a progressi nella comprensione dei superconduttori, della fotonica e persino della stessa teoria quantistica. Molta matematica utilizzata per analizzare la meccanica quantistica, è stata sviluppata nel contesto della teoria dell'informazione quantistica.

Infine, i computer quantistici potrebbero non essere mai commercializzabili, ma i dispositivi di comunicazione quantistica di Toshiba, HP, IBM, Mitsubishi, NEC e NTT sono già sul mercato.

In conclusione: concordo con John Duffield sul fatto che il calcolo quantistico potrebbe non avere mai valore. Ma la comunicazione quantistica è già commercializzabile e molte nuove scienze, matematica e ingegneria (ad esempio per i superconduttori) sono state sviluppate per i nostri tentativi falliti (finora) di trasformare in realtà il calcolo quantistico.

Come tutte le buone domande, il punto è cosa intendi. In qualità di CTO di una startup che sviluppa un computer quantistico, devo essere fortemente in disaccordo con la proposizione che il calcolo quantistico è solo una torta nel cielo.

Ma poi affermi "Non ne comprerai uno in PC World presto." Questo non solo è d'accordo, ma suggerirei che in un futuro prevedibile, non sarai in grado di farlo, il che è vicino a "mai" come mi farai affermare.

Perché? Per il primo punto, è valido perché non ci sono ragioni ingegneristiche per impedirci di costruire un computer quantistico e in realtà non ci sono ragioni che continueranno a impedirci di costruirne uno più a lungo. Al secondo punto, è perché è più difficile costruire un computer quantistico che costruire un computer classico (sono necessarie condizioni speciali come temperature estremamente fredde o un ottimo vuoto, e sono più lente) ma ci sono solo alcune problemi a cui eccellono i computer quantistici. Non è necessario alcun laptop per eseguire la scoperta di farmaci mediante il calcolo o la rottura di criptovalute obsolete o per accelerare l'inversione di alcune funzioni (soprattutto se fornite con apparecchiature di supporto delle dimensioni di un armadio), ma per farlo sono necessari uno o alcuni supercomputer.

Perché posso dire che non ci sono problemi di ingegneria che impediscono i computer quantistici (grandi, universali)? Si noti che basterebbe un singolo esempio, quindi scelgo la tecnologia che conosco meglio, quella che sto perseguendo professionalmente. Nel calcolo quantistico basato sulla trappola ionica, sono stati dimostrati tutti gli ingredienti necessari: esistono porte quantistiche universali ad alta fedeltà. Esistono tentativi riusciti di spostare gli ioni (separarli e ricombinarli da stringhe di ioni, spostarli lungo percorsi e attraverso intersezioni di percorsi), con prestazioni adeguate. Inoltre è possibile inizializzare, misurare, ecc. Ad una fedeltà comparabile alle operazioni di gate. L'unica cosa che impedisce la costruzione di computer quantistici di grandi dimensioni, basati sulla trappola ionica universale, è correlata all'ottenimento degli scienziati che hanno fornito i singoli contributi insieme ai giusti ingegneri,

Non vedo l'ora di dirti come si potrebbe fare presto l'impresa, tecnicamente, ma temo di rendere un po 'pazzo il nostro avvocato specializzato in brevetti (e il mio CEO e tutti gli altri membri dell'azienda). Ciò che si riduce è questo:

Se il calcolo quantistico è davvero una torta nel cielo, quindi guardando indietro, le persone in futuro lo percepiranno come un frutto così basso come i primi microcomputer.

Ci sono molte sfide tecniche nello sviluppo di un computer quantistico universale costituito da molti qubit, come sottolineato nelle altre risposte. Vedi anche questo articolo di recensione . Tuttavia, ci possono essere modi alternativi per ottenere determinati risultati di calcolo quantico non banale prima di arrivare al primo computer quantistico veramente universale.

Si noti che i dispositivi di elaborazione classici esistevano molto tempo prima che fosse realizzato il primo computer universale. Ad esempio, per risolvere numericamente equazioni differenziali, è possibile costruire un circuito elettrico costituito da condensatori, bobine e resistori, in modo tale che la tensione tra determinati punti soddisfi la stessa equazione differenziale di quella che si desidera risolvere. Questo metodo era popolare in astrofisica prima dell'avvento dei computer digitali.

Nel caso del calcolo quantistico, nota che quando Feynman ha avuto l'idea del calcolo quantistico, ha discusso sulla base della difficoltà di simulare le proprietà meccaniche quantistiche di alcuni sistemi fisici usando i normali computer. Ha ribaltato l'argomento notando che il sistema stesso risolve il problema matematico che è difficile da risolvere usando i normali computer. La natura meccanica quantistica del sistema lo rende così, quindi si può considerare se si possono costruire dispositivi meccanici quantistici che sono in grado di affrontare problemi che sono difficili da risolvere usando i normali computer.