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Le nuove frontiere dell’Informazione Quantistica

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Le nuove frontiere dell’Informazione Quantistica. Computer Superveloci Crittografia Teletrasporto. La rapida evoluzione delle capacit à di calcolo…. 1949. 1964. 1973. Fino a che punto ci possiamo spingere?. 1984. oggi. 50 miliardi di transistor. Il primo transistor (1948).

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Presentation Transcript
le nuove frontiere dell informazione quantistica

Le nuove frontiere dell’Informazione Quantistica

Computer Superveloci

Crittografia

Teletrasporto

slide2

La rapida evoluzione delle capacità di calcolo…

1949

1964

1973

Fino a che punto ci possiamo spingere?

1984

oggi

slide3

50 miliardi di transistor

Il primo transistor (1948)

La legge di Moore prevede un raddoppio delle prestazioni di calcolo ogni 18 mesi

Si intravede però un limite alla miniaturizzazione dei dispostivi elettronici…

A dimensioni atomiche entrano in gioco le leggi della meccanica quantistica

slide4

| =

|0 =

|1 =

Attualmente l’informazione si codifica in sequenze di bit

Ogni bit assume valori 0oppure1

Esempio: la lettera “a” =

1100001

Il bit quantistico (qbit) registra simultaneamente 0e1

Sovrapposizione quantistica di stati

slide5

mm…

I calcolatori quantistici, elaborando i qubit,

riescono a svolgere più operazioni

contemporaneamente (parallelismo intrinseco)

Quanto sono più veloci?

Esempio: scomposizione in fattori

1055664361 =

24 151 x 43 711

? x ?

Facile!

Per numeri di migliaia di cifre non basterebbe

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 !!

slide6

La scomposizione in fattori primi sta alla base della crittografia attuale che rende sicura la transazione di dati

(banche, istituzioni, difesa, ...)

Uno spione in possesso di un computer quantistico potrebbe decrittare informazioni riservate.

Al tempo stesso però, la crittografia quantistica permette di smascherare

un’eventuale intercettazione

slide7

Al tempo stesso però, la crittografia

quantistica permette di smascherare

un’eventuale intercettazione

Le intrusioni di uno spione sulla

fibra ottica vengono scoperte!

Alice spedisce a Bob il

messaggio criptato mediante

la chiave segreta

101

010

Generazione di

chiave segreta

(scrittura)

Generazione di

chiave segreta

(lettura)

Sorgente di qbit

accoppiati

(entangled)

Fibra ottica

slide8

Bob

Alice

Fotone da trasportare

Teletrasporto di fotoni

(quanti di luce)

Usando il dato di Alice, Bob trasforma il suo fotone in una copia esatta del fotone originale!

Il risultato della misura viene trasmesso a Bob

Alice misura congiuntamente

i due fotoni

Sorgente di fotoni

accoppiati

(entangled)

slide9

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