Il computer quantistico

Cinema, Peperoncini, Navi Spaziali, Barbecue, Fisica Quantistica… TUTTO!
User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Il computer quantistico

Post by Bubillus » 19/06/2012 14:31

Un primo passettino, ma sto già mettendo via i soldi per il mio prossimo PC quantistico. L'articolo è in inglese ma è scritto in modo talmente chiaro che sorprendentemente l'ho capito. In pratica alcuni scienziati sparsi qui e là sono stati in grado di mantenere lo stato quantistico di un qbit a temperatura ambiente per più di un secondo. A quanto pare la cosa è eccellente in quanto fino ad ora si era trattato di mantenerli per pochi millisecondi e a temperature prossime allo zero assoluto
http://www.mpg.de/5856755/quantum_stora ... er_order=L
La brutta notizia è che a noi poveri informatici stanno facendo le scarpe i fisici. Il buon caro vecchio concetto di bit che sta a 0 o 1, acceso o spento, sì o no se ne sta andando e prossimamente avremo il quasi 1 e mezzo, il circa 1, l'abbastanza 0 :think:
IF N = ALMOST 1 THEN IF YOU WANT SET Y = ABOUT 0
L'anarchia!
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 19/06/2012 21:43

Lavoro spettacolare. Da (teoricamente) dentro il settore non credevo si riuscisse ad avere qubit stabili a temperatura ambiente...

Recentemente poi ho anche conosciuto uno degli autori: il Cirac che appare nella foto a destra del link sopra. E chissà che prima o poi io non finisca a lavorare a Monaco...

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 19/06/2012 23:38

Certo che se un byte equivale ad una serie di 8 bit che possono assumere ciacuno un valore 0 o 1 usando i qbit il concetto viene superato insieme a tutto il sistema binario. Sarebbe come continuare ad usare i tachimetri delle Ford T sulle Lamborghini da 400 Kmh. 2 4 8 16 31 64 128 256 .... etc etc non avrebbero più senso. Però, Cugino, come si "maneggia" un quanto? Nell'articolo è spiegato fin troppo bene ma poi mi viene in mente che nel caso di una possibile applicazione pratica non bisogna più ragionare in termini di chip di silicio, di potenziali elettrici, di domini magnetici... il computer quantistico del futuro sarà il classico futuribile cubo trasparente che pulsa di luce violetta e sta sul tavolo del comandante dell'astronave rispondendogli con una voce da pornostar? Tu come te lo immagini?
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 20/06/2012 14:05

Questa e' una buona domanda poiche' fisici diversi tifano per diverse "realizzazioni" del computer quantistico con i loro pro e contro. Quindi, anche se il concetto di computer quantistico e' fondamentalmente uno svoluppo della meccanica quantistica, esso puo' essere concretizzato in cose molto molto diverse fra loro.

Una cosa "buona" per sviluppi futuri e' che, indipendentemente dal setup per cui si tifa, i fisici cercano, a qualche livello, di costruire una interfaccia che traduca i risultati del computer quantistico in cose facilmente misurabili (tipicamente correnti molto piccole oppure potenziali). Nel lavoro che sto sviluppando di recente (caso estremamente specifico), per esempio, l'ultimo passaggio che proponiamo per rivelare lo stato del "nostro qubit" e' una misura di corrente che scorre fra due contatti metallici legati ad un semiconduttore e, sperimentalmente, l'analisi di sistemi simili, dice che la corrente aumenta di circa il 5% nello stato 1 rispetto allo stato 0. In questo particolare caso l'ultima misura che si fa e' "classica", non quantistica. E si dice che proietta il risultato su 0 o 1 con probabilita' date dallo stato quantistico in questione...

Pero' non me la sento veramente di parlare di come immagino io un computer quantistico poiche' inizierei a divagare di vortici di elettroni su semiconduttori che vengono spostati e descrivono trecce (computer quantistico TOPOLOGICO). Io tifo per cose molto strane e divertenti ma non proprio ortodosse.

Nell'esperimento da cui siamo partiti invece le cose sono molto piu' ortodosse: costruiscono un cristallo che non e' perfetto ma ha qualche buchetto dato da qualche atomo di azoto che si infila fra quelli di carbonio.
Da un lato l'azoto ha un elettrone in piu' del carbonio e questo elettrone se ne sta li' senza saper bene cosa fare, dall'altro l'atomo di carbonio piu' vicino all'azoto (dicono 2 o 3 nm) si comporta un poco diversamente da tutti gli altri poiche' sente la presenza di questo elettrone in piu'. In particolare questo atomo ha un grado di liberta' che e' lo spin del suo nucleo (immaginatevelo come il piu' piccolo magnetino possibile).

Quindi l'idea e' di usare il "magnetino" costituito dal nucleo di carbonio per "registrare" informazione e l'elettrone in piu' dell'azoto per leggere questa informazione. Per scrivere l'informazione usano dei laser (a bassa frequenza) che sparati sull'atomo di carbonio in questione (in realta' credo lo sparino a tappeto su tutta la zona del cristallo) per i tempi giusti, possono girare il magnetino nella direzione che preferiamo (non necessariamente alto/basso ma anche tante porcate piu' complesse che nascono dalla meccanica quantistica e che possono essere vagamente pensate come le altre due direzioni).

Quindi gli ingredienti in questo caso sono: un laser a radio-frequenza per scrivere sul nucleo di carbonio, un laser a microonde per usare l'elettrone per leggere il nucleo di carbonio, qualche bobina attorno al tutto per avere i giusti campi magnetici (250 gauss, sono bassini).

Per capire come scrivere sul carbonio si puo' calcolare, per esempio, che applicare il laser a radiofrequenza per 1,5 ms e' come applicare un NOT al carbonio. Invece per leggere (classicamente) lo stato del carbonio occorre controllare quale frequenza del laser a microonde "risuona" meglio con l'elettrone, il che richiede penso qualcosa come 10 ms. Il risultato finale e' che l'informazione salvata sul carbonio sopravvive per circa 2 secondi, quindi ci si puo' lavorare sopra un migliaio di volte prima di dover resettare il qubit...

Quindi, in questo caso ( dove il qubit e' uno spin nucleare), un computer quantistico fa affidamento su laser vari e un campo magnetico. E qui non misuro correnti ma misuro intensita' dei laser che escono dal sistema, in sostanza.

Un altro sistema molto comune e alternativo (pero' occorre abbassare la temperatura) e' usare dei superconduttori: in questo caso in genere non si usano laser ma i campi magnetici hanno ruoli molto piu' importanti e ho bisogno di tanti campi magnetici localizzati in diverse posizioni. Per esempio in questo setup ho bisogno di controllare e regolare per bene i campi magnetici che entrano nei quadratini:

Image

Gli approcci piu' simili all'elettronica sono anch'essi molto freddi e si basano sul costruire circuitini metallici su semiconduttori in maniera da creare delle piste in cui gli elettroni si possono muovere o delle trappole in cui gli elettroni saltano dentro e fuori. In questo caso in genere non si usano campi magnetici, ma occorrono diversi contatti con voltaggi diversi che devono variare molto velocemente e in modo molto preciso. Alla fine qui si misurano cariche, correnti o voltaggi e le cose sono piu' semplici. L'immagine tipo potrebbe essere questa:

Image

Ad occhio mi sembra che queste tre realizzazioni (quella atomica basata su spin e laser, quella superconduttiva e quella semiconduttiva) siano le piu' semplici e consolidate sperimentalmente. Il problema e' che finora abbiamo parlato di singoli qubit, la cosa difficile e' gestirne tanti assieme e farli interagire nel modo giusto: cosa che diventa molto difficile per piu' di due qubit.

Poi ci sono proposte piu' esotiche (la voce da pornostar ovviamente)... ma di questo magari parlero' un'altra volta.

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 20/06/2012 14:41

Ok ci sono. Anche se non hai affrontato il fatto della voce da pornostar le diverse prospettive che hai descritto sono diabolicamente interessanti e immagino che il fatto clamoroso dell'esperimento sia proprio stato il riuscire a mantenere l'informazione "immagazzinata" nel qubit quantistico per un tempo discreto ed in condizioni di temperatura ordinaria.
Ma, da gnurànt, mi domando se non ci sono problemi di scala? Se vado a misurare lo spin di un atomo (o meglio addirittura uno dei molteplici valori di spin in un sistema quantistico) non distruggo nello stesso momento l'informazione che leggo? O il trucchetto è avere una lettura ad energia zero? Perché secondo logica il principio di indeterminazione andrebbe direttamente contro la prospettiva di cicli di "scrittura" e "lettura" ripetute immaginabili secondo i principi dell'informatica attuale che si basa sulla meccanica classica. O mi devo dimenticare proprio di tutto e non utilizzare riferimenti impropri?
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 20/06/2012 15:07

I problemi di scala ci sono eccome: per fare un computer quantistico infatti occorrono molti qubit e occorre la possibilita' di accoppiarli. Inoltre occorre che tutti siano sufficientemente stabili e affidabili. Questa e' una grossa sfida e sperimentalmente siamo lontani dal risolverla: penso che a 2 o 3 qubit stabili per tempi sufficienti per fare qualche operazione ci si arrivi ormai abbastanza di routine per le tre classi di computer che accennavo prima. Piu' di 2 o 3 qubit inizia a diventare una sfida per pochi.

Per quanto riguarda la misura buona parte delle misure che vengono effettuate sono distruttive (proiettano il risultato su 0 o su 1). Quindi occorre progettare degli algoritmi che siano intelligenti e il cui risultato possa essere ottenuto con una serie di queste misure. La potenza di un computer quantistico non e' nella misura, ma nel modo di procedere dell'algoritmo.
Questo vuol dire che se, durante l'algoritmo, ho bisogno di effettuare delle misure classiche (per esempio per correggere eventuali errori), ho bisogno di introdurre dei qubit ridondanti da misurare. C'e' una certa distinzione fra qubit logici e qubit fisici. Quelli logici in genere sono codificati in piu' qubit fisici in maniera che posso rinunciare a qualche qubit fisico proiettandolo via per verificare se devo eseguire qualche passaggio di correzione. E' un po' l'analogo di avere bit ridondanti nell'hard disk.

L'energia della misura in realta' non conta e non e' mai zero: una misura e' qualcosa che in genere dissipa energia. Quello che vuoi in una computazione quantistica e' che gli stati 0 e 1 abbiano la stessa energia o, se hanno energie diverse, devi poter controllare esattamente quanto diverse, per quanto tempo hanno energie diverse, e che "temperatura" c'e' fuori :)

In genere quello di cambiare in corso d'opera l'energia dello stato 0 rispetto allo stato 1 per un tempo molto preciso che decido io (1,5ms circa nel caso del cristallo) e' un trucchetto che si usa per operare sul qubit e applicare dei gate quantistici.

Infine, potrei dirti che con le tue domande, stai andando a toccare alcune delle condizioni che vengono ritenute necessarie per una computazione quantistica: in particolare abbiamo gia' accennato alla scalabilita' del sistema; il secondo aspetto invece e' la possibilita' di inizializzare il sistema (o parte di esso) in uno stato che conosco... quindi in sostanza la possibilita' di resettare un qubit. Un qubit lo si resetta misurandolo in un certo stato e, se non ci piace il risultato, applicando il giusto operatore quantistico (se voglio 0 e ho misurato 1 devo applicare un NOT).
Come dici tu pero' nel processo di misura, in genere, perdo informazione. Quindi devo progettare i miei algoritmi in maniera che le misure siano limitate tipicamente alla fine e che cio' che misuro mi basti per conoscere il risultato.

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 21/06/2012 08:26

Tra l'altro come spesso capita vedi te se non hanno usato proprio un cristallo trasparente per poter creare il qubit. Mi vengono in mente Superman che usa proprio dei cristalli dove sono immagazzinati dati e immagini tra cui quella di suo padre Jo'rel, poi 2001 Odissea nello spazio dove i banchi di memoria di Hal9000 (ecco l'altra tipologia di voce oltre alla pornostar: lo psicopatico...) sono dei parallelepipedi trasparenti, poi Star Trek dove spesso si vedono in mano a Spock dei cosini traslucidi che vengono inseriti nel computer. E sicuramente ci sono altri casi che ora non ricordo. E' un materiale che ha tutte quelle caratteristiche che possono servire a tali scopi: struttura regolare e ripetitiva, interazione controllata con la luce (di come un cristallo venga attraversato da diverse forme e intensità di luce si sa praticamente tutto) e poi è riproducibile e addirittura se ne possono studiare a tavolino delle tipologie specifiche come nel caso in questione. Quindi fisici e chimici domineranno il mondo ok ok me ne faccio una ragione e rispolvero un bel elaboratore a relè che almeno so grossomodo come funziona.
Sul fatto che sia necessaria una ridondanza immaginavo che dovesse essere una prerogativa del qubit non tanto per motivi di affidabilità quanto di conservazione dell'informazione. In effetti non sarebbe malvagio studiare un sistema per cui l'impostazione a 0 o a 1 venga ereditata e mantenuta dopo il ciclo di scrittura, come se si "insegnasse" un determinato valore che diventerebbe insensibile a successive azioni di lettura.... un RAID 1 di qubit in parole povere :) con il vantaggio teorico che lo stesso RAID di qubit può essere utilizzato per conservare più dati, anche se mi devi spiegare qual'è il trucchetto per sfruttare tutto l'insieme di valori quantistici di una particella.
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 21/06/2012 10:50

Non ho ben capito il tuo ultimo paragrafo su "RAID".

Per complicarti un po' le idee (che e' uno sport praticato spesso dai fisici) posso aggiungere che esiste un "no-cloning theorem" per cui se ho un qubit X e un qubit "vuoto" (diciamo su 0) e voglio copiare il qubit X (per qualunque X) sul qubit vuoto senza distruggere l'informazione del primo qubit, NON posso farlo. Quindi non esistono fotocopiatrici quantistiche.

In compenso pero', se io ho due qubit e tu ne hai un terzo che un anno fa avevamo costruito bene assieme, posso teletrasportare il mio primo qubit nel tuo terzo con una telefonata in cui ti spedisco 2 bit... Quindi teletrasporto si', ma copia no!

Per capire quali sono i trucchi per sfruttare gli stati quantistici bisogna considerare due aspetti che si chiamano:

1) sovrapposizione lineare di stati: un qubit si scrive come a*0 + b*1 dove a e b sono numeri complessi, hanno una fase come se fosse un'onda (tipo polarizzazione della luce)... questo fa si' che non solo su un singolo qubit posso applicare operazioni che corrispondono a "radice quadrata di NOT", ma anche che esistono infinite radici quadrate di NOT fra loro non equivalenti.... In sostanza una operazione sul singolo qubit e' una matrice 2x2 unitaria...

2) entanglement: questo e' ritenuto l'elemento veramente sostanziale della computazione quantistica, oltre il fatto che gli stati sono sovrapposizioni di 0 e 1. 2 qubit possono essere accoppiati e ricordarsi il loro accoppiamento quando vengono separati. L'informazione e' contenuta nella coppia e, singolarmente, nessuno dei due contiene la benche' minima informazione, quindi se hai solo meta' coppia non puoi leggere nulla! Pero' manipolando il tuo qubit puoi cambiare il valore della coppia. Questo e' preziosissimo per crittografia e trasmissione sicura di dati...

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 21/06/2012 12:21

CuginoIt wrote:Non ho ben capito il tuo ultimo paragrafo su "RAID"
eh bravo, ti svelo tutte le mie ideone geniali così poi non posso sfruttarle commercialmente ^^ ... in verità le sto sparando a caso. L'idea comunque me l'hai smontata con il no-cloning theorem perché se non posso replicare direttamente l'informazione da un qubit ad un altro mi cade l'ipotesi di creare un RAID 1 di qubit che avrebbe consentito il recupero dell'informazione senza ricorrere ad algoritmi particolari come nel caso di un array con un "qubit di parità" mentre ho capito che i qubit funzionerebbero bene in RAID 5, volendo rimanere nel paragone.
Ma al punto 2 quando dici "separati" intendi tipo alla distanza X uno dall'altro oppure veramente "separati"? Cioè per esempio da domani l'American Express potrebbe generare una coppia di qubit ogni volta che stampa una nuova carta di credito tenendone uno presso una sua banca dati ed uno lo infila nel chip della carta avendo creato in questo modo lo strumento anti-frode definitivo? E funzionerebbe anche se la banca dati è negli Stati Uniti e la carta di credito la sto usando a Zibello per comprare il prosciutto?
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 21/06/2012 14:34

Si', per le carte di credito e' proprio come dici tu. Esistono dei protocolli quantistici di crittografia che si basano sul possedere coppie di qubit entangled (all'inizio io e te siamo a Zurigo, facciamo interagire i nostri qubit, poi io prendo il mio e vengo qui a Leiden e tu torni in Italia...). Anche per il teletrasporto e' necessario avere un numero di coppie di qubit entgangled almeno grande quanto cio' che si vuole teletrasportare. Badate bene che con "teletrasportare" intendo comunque che in mezzo ci deve essere una comunicazione classica come, appunto, al telefono.

In sostanza: un computer quantistico risolve velocemente i problemi di fattorizzazione e ricerca ed e' estremamente adatto quindi a crakkare sistemi di crittografia classica. Pero' e' stata inventata una crittografia quantistica che si basa su coppie entangled di qubit (l'entanglement viene proprio usato come una risorsa). Il vantaggio della crittografia quantistica e' che se qualcuno intercetta la nostra conversazione quantistica, quindi ruba qubit che sono destinati a me e li legge, poi non puo' piu' in nessun modo rispedirmeli senza che io me ne accorga se abbiamo usato i protocolli giusti.

Tutto questo pero' funziona solo facendo i conti su carta... nella realta' credo che al massimo si sia riuscito a mantenere una coppia di qubit entangled per pochissimo tempo da una sponda all'altra del lago di Ginevra (se non ricordo male avevano fatto una sorta di teletrasporto di fotoni, ma dovrei andare a cercare gli articoli).

Appunto perche' la vita della memoria del singolo qubit e' breve e estremamente affetta da fluttuazioni termiche, in genere e' difficilissimo separare spazialmente due qubit entangled per tempi apprezzabili... magari pero' ora con questi cristalli potrebbero usare un laser che ne accoppia due assieme in modo furbo.... qui con accoppiamento intendo una specie di "If": se il primo qubit e' uno allora applica un operatore al secondo. Occorre trovare un modo fisico per creare questo "If" e in genere non e' semplice.

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 21/06/2012 15:35

Wikipedia fonte inesauribile http://it.wikipedia.org/wiki/Teletrasporto_quantistico. Tutto chiaro a parte quello che sta nella sezione "Formalismo" che forse per te è come fare 2+2 ma per me è assimilabile al dialetto che si parla nell'emisfero nord di Stavromulo Beta. E la versione inglese è ancora peggio.
Certo che è affascinante pensare alle conseguenze teoriche e pratiche di simili possibilità. E chi ci dice che il teletrasporto quantistico non sia già in funzione, che magari sia uno dei sistemi di comunicazione che usano le leggi fondamentali per essere le stesse negli angoli più remoti dell'universo? Che i qubit siano una specie di "memoria RAM" che una volta esaurita la fase di bootstrap (il Big Bang) interpreta la parte del BIOS che governa il funzionamento dell'universo? Certo la volatilità dei qubit potrebbe essere un ostacolo ma chissà che non esistano in qualche stato strano e se qualcuno li ha mai cercati in natura così come si cercano i neutrini. O magari anche cercandoli non si capirebbe di averli trovati così come leggendo un solo settore di un hard disk non si può comprendere di avere a che fare con un pezzetto di una informazione strutturata. L'universo come un gigantesco computer quantistico! Grande Giove! Speriamo che il sistema operativo non sia del tipo Windows perché non vorrei essere presente il giorno che dovesse apparire la schermata blu.
P.S. tra l'altro ho fatto caso solo ora che il fisico che conosci si chiama Cirac. Poi dici il destino nei nomi...
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 22/06/2012 09:51

Beh, nella mia visione delle cose i qubit più che cercati vanno inventati. Qualche fisico sostiene che ormai siamo alla fase di "quantum engineering" (non me ne vogliamo male gli ingegneri).

Per quanto riguarda il teletrasporto occorre sempre ricordarsi però, che non si può teletrasportare a velocità più veloce della luce... nel mezzo c'è sempre una telefonata in cui 2 bit classici + una coppia entangled di qubit consentono di teletrasportare un qubit.
C'è anche un modo per ribaltare la questione e dire che una coppia entangled + il trasferimento di uno di questi due qubit permette il trasferimento di due bit classici (viene chiamato superdense coding).

Io francamente non mi avventurerei nel cercare chissà quali spiegazioni ontologiche sull'universo. Quello che ti posso dire è che una delle idee da cui nasce il concetto di computer quantistico (Von Neumann) è che occorre qualcosa in grado di simulare i sistemi quantistici che sono troppo complicati da risolvere e studiare numericamente in modo classico. Quindi si può usare un sistema quantistico (il computer quantistico) che controlliamo perfettamente, per capire come funziona un altro sistema quantistico di cui non conosciamo per esempio come evolve nel tempo.

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 22/06/2012 10:46

Confermo che tutto ciò è diabolicamente interessante, la padronanza di simili tecniche significherebbe una rivoluzione nella capacità di immagazzinamento e trasmissione delle informazioni. Più o meno come quando Marconi iniziò a sperimentare la trasmissione tramite onde radio dando il via a sviluppi che oggi sono alla base della nostra vita quotidiana. Anzi, povero Tesla in realtà andrebbe citato lui al posto di Marconi ma vabbè. Tante volte si arriva a dei limiti per cui si dice "ok per fare la cosa X servirebbero risorse tali che non è pensabile etc etc" mentre puntualmente in qualche laboratorio la stanno già facendo su scala minima a -273° e usando un acceleratore di particelle da 20 TeV... però dopo qualche anno la cosa X diventa una tecnologia di uso industriale comune. Il bello della fisica a mio parere è proprio quello di poter liberamente spaziare all'interno di alcuni limiti che nel corso del tempo sono stati ben codificati e dimostrati. Tolto l'impossibile tutto il resto è solo da studiare e non giurerei sull'impossibile.
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 23/06/2012 13:44

Non c'entra nulla con il titolo del topic però sul quotidiano locale della mia cittadina (esce il venerdì ma l'ho preso oggi) ho trovato uno spazio con il nome di una ditta locale che si occupa di impianti di riscaldamento, climatizzazione etc etc dove si presenta la tecnologia di generazione di energia basata sulla fusione fredda E-Cat. Ora credo che lo spazio fosse a pagamento come un qualsiasi altro spazio pubblicitario e sono rimasto un po' stupito perché è come se mi fossi trovato davanti alla pubblicità della concessionaria FIAT che proponeva le ultime novità nel campo delle auto ad idrogeno. Ma l'E-Cat allora funziona veramente? Non è una bufala? E perché sono portato a pensare che sia una bufala? Se veramente il principio su cui si basa funziona perché non ci sono miriadi di scienziati e laboratori di ricerca che ci danno dentro per poterlo applicare su larga scala? Perché se funziona veramente sarebbe una mezza rivoluzione. Mi immagino il paesello di Poverello in Val Derelitta che è autonomo dal punto di vista energetico perché il comune ha comprato un generatore E-Cat da qualche megawatt che non inquina per nulla e sta lì e funziona. E ragazzi, in un periodo grigio come questo avere una simile tecnologia con appiccicata la bandierina italiana (o europea volendo fare gli onesti) sarebbe una occasione da non perdere per tutto l'indotto che può creare.
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 23/06/2012 15:51

Ahahah, anche qui si arriva a parlare di Focardi e Rossi e della loro fantomatica fusione fredda... [magari si può aprire un topic a parte]

La comunità scientifica (o almeno la maggior parte dei fisici) ritiene che il tutto sia una enorme bufala, però ci si va cauti poichè non esiste ancora nulla di ufficiale.

Premesso che Focardi è un vecchio professore di Bologna, credo in pensione, e che Rossi è un ingegnere con alle spalle qualche truffa mal riuscita e un po' di denunce, i due l'anno scorso sono saltati fuori con questa fantomatica scatola che, secondo loro, restituisce 12 volte l'energia che ci butti dentro in base a qualche ignoto printicipio di fusione fredda con nichel e non so che.
Il fatto è che i due hanno provato a pubblicare i loro risultati senza però superare alcun processo di "peer review" che è il processo di revisione delle riviste scientifiche internazionali in base al quale un lavoro, per essere pubblicato, deve essere approvato da alcuni altri scienziati anonimamente. Loro hanno fallito nel pubblicare poichè il loro articolo era una serie di fregnacce che non spiegava nulla. E si sono giustificati dicendo che non potevano spiegare nulla poichè volevano prima ottenere un brevetto internazionale...

Nel frattempo hanno organizzato una sorta di dimostrazione per la stampa (ma non per i fisici!), usando un paio di aggeggi messi a disposizione temo dall'INFN di Bologna (secondo me scelta di cattivissimo gusto da parte dell'INFN) che misuravano l'output di energia. Nella loro dimostrazione, gestita al 100% da loro, producevano più energia di quella immessa nel sistema che era una "scatola chiusa". peccato che in una scatola chiusa può anche esserci una comune batteria :)

Che io sappia non esistono test indipendenti della loro "invenzione" e gli unici test a disposizione sono il loro e qualcos'altro di qualche agenzia/azienda che ha voluto investire nel loro progetto. Dicono che ci siano aziende greche (!) e statunitensi che erano interessate e qualcuna di queste si è messa a commercializzare il fantomatico Ecat...

Che io sappia non sono mai riusciti ad ottenere il brevetto internazionale...

Il mio suggerimento è di starne alla larga :D

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 23/06/2012 18:42

Ma infatti il dubbio ce l'avevo, mi è parso strano che una ditta seria che fa impianti abbia pagato uno spazio sul giornale (oh, non costerà una fortuna ma comunque non credo glie lo tirino dietro) per dare notizie sulla fusione fredda e sull'E-Cat. Certo poi ho controllato il sito e ho visto che l'autore è nientedimeno che Enrico il Formico e allora ho capito molte cose. Vabbè, a parte il folklore di provincia... ma 'sta famosa fusione fredda c'è qualcuno che si sta impegnando?
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 03/07/2012 12:40

Domani mattina alle 9 è previsto un seminario che aggiornerà sulle novità in merito alla ricerca del bosone di Higgs. Pare l'abbiano trovato. Chissà se prima o poi riuscirò a capire cos'è un bosone. Concettualmente, intendo.
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 03/07/2012 13:25

Un bosone e' una particella che puo' "sovrapporsi" (si dice condensare) ad una sua particella identica. I fotoni sono bosoni (e quando fotoni identici si sovrappongono si hanno i laser), alcuni atomi sono bosoni (e se raffreddati condensano e danno superfluidi), una coppia di elettroni e' un bosone se i due elettroni si attraggono (e se raffreddate condensano e danno superconduttori).
Quindi in sostanza sono particelle che, a basse temperature, amano stare in compagnia di loro simili. La qual cosa vale non solo per particelle elementari, ma anche per particelle composite...

Il contrario di bosone e' fermione, che e' una particella che non puo' stare insieme ad una particella ad essa identica (in questo caso per identiche intendo pressapoco con la stessa energia, nella stessa posizione e con tutti gli altri possibili gradi di liberta' uguali). Il fermione per eccellenza e' l'elettrone. Il fatto che due elettroni (fermioni) non possono occupare lo stesso stato e' chiamato "principio di Pauli".

A livello matematico i bosoni hanno funzioni d'onda che non cambiano quando scambio due particelle (si dice simmetriche), i fermioni hanno funzioni d'onda che cambiano segno quando scambio due particelle (antisimmetriche).

Vedremo domani che dicono al CERN... siccome hanno invitato Higgs e molti altri "padri" del bosone di Higgs si suppone che diranno di aver trovato il bosone di Higgs :)

User avatar
Bubillus
oO
oO
Posts: 684
Joined: 13/08/2011 17:41
Blizzard BattleTag: Bubillus#2227

Re: Il computer quantistico

Post by Bubillus » 04/07/2012 20:49

Quindi bon alla fine è stata dimostrata l'esistenza del bosone di Higgs. Ho seguito un po' di resoconti e ovviamente ci ho capito poco e quindi domando. Questo bosone quindi si "accoppia" ad una particella e gli fornisce la massa. Ho sentito dire che è importante proprio per questo, perché spiega, o meglio giustifica la teoria, il motivo per cui nell'universo c'è una cosa che si chiama massa che sono io e il mio gatto Pepito e il sole e tutta la materia. A seconda di come le particelle interagiscono con il bosone la loro massa è più o meno grande. Immagino che un protone e un neutrino, per esempio, siano due buoni esempi di estremi. Ma allora al tempo 0 dell'universo c'era per così dire della materia senza massa? Delle particelle "staminali"? Perchè immagino che nel momento in cui si è creata la massa si sia pure messo in moto il tempo no? Ma quindi sto bosone si è sovrapposto ad un universo senza massa (senza tempo e senza dimensioni, immagino) come una specie di catalizzatore ed ha avviato tutto. E ora? Non c'è più massa da creare?
Cioè sarebbe una trama bellissima per un racconto di fantascienza anni '40 pensare ad una super entità nella dimensione XgammaYquadro che fa la raccolta differenziata e mette da parte in un bidone di compostaggio un po' di materia inerte e poi gli butta sopra una spolverata di bosoni e improvvisamente nel bidone succede qualcosa che sarebbe il nostro universo.
"Secondo le leggi della fisica e dell'aerodinamica, la struttura alare del calabrone in relazione al suo peso non è adatta al volo. Ma lui non conosce queste leggi e vola"

User avatar
CuginoIt
oO Team
oO Team
Posts: 2205
Joined: 08/12/2004 12:50
Blizzard BattleTag: CuginoIt#2830
Location: Copenhagen

Re: Il computer quantistico

Post by CuginoIt » 04/07/2012 23:16

Ahahah. In realtà non è proprio così semplice. Il concetto di "dare massa", per come lo vedo io, non vale nel tempo ma vale "nella teoria". Cerco di spiegarmi quanto posso.
Nel modello standard c'è una distinzione fondamentale nelle particelle fra particelle che costituiscono la "materia" e particelle che costituiscono le "interazioni". I quark e gli elettroni (e tutti gli altri leptoni neutrini compresi) costituiscono la materia (12 particelle elementari più le loro antiparticelle). I fotoni costituiscono l'interazione elettromagnetica, i bosoni W+- e Z l'interazione debole, i gluoni l'interazione forte.

A questo livello, le particelle della materia possono avere massa mentre le particelle di interazione no.

Sperimentalmente però questa cosa è sbagliata, W+- e Z hanno massa molto molto grande (80 o 90 volte un protone, che sono 3 quark!!!!!) mentre il fotone no. Per spiegare questa differenza si è inventata una spiegazione che è l'esistenza del bosone di Higgs. L'Higgs è una specie di bosone super partes che si accoppia principalmente con fotone, W e Z e in qualche modo li trasforma di conseguenza lasciando il fotone a massa zero e dando una massa grandissima a W e Z...
Questo salta fuori dalle equazioni del modello standard per via delle caratteristiche particolari del bosone di Higgs, con un fenomeno che viene chiamato "rottura di simmetria" (perchè il fotone no e gli altri 3 sì? questa è una rottura di simmetria)
Se mi chiedi come il bosone di Higgs accoppia con la materia (il protone o il neutrino del tuo esempio) in questo momento non me lo ricordo e dovrei ristudiarmelo :)
In particolare poi il modello standard ha delle falle (dei bug) noti e uno di questi errori è che il modello standard da massa 0 a tutti i neutrini. Cosa che è sperimentalmente falsa.

Purtroppo non ti so dire molto invece del big bang e di come si è evoluto nel tempo lo schema delle interazioni elementari (è una cosa che non ho mai studiato e mi sembra molto speculativa). In genere però quello che si dice è che a temperature molto alte tutte le interazioni sono equivalenti (e suppongo tutte le particelle di interazione abbiano massa nulla). In questo caso abbiamo simmetria massima. Man mano che il tempo passa e l' "universo si raffredda" alcune simmetrie non hanno più l'energia sufficiente per sopravvivere e si rompono, da qui alcune particelle di interazione prendono massa...

Non so però dirti di preciso cosa succede alle particelle di materia... fosse per me il loro termine di massa lo scriverei indipendentemente dall'Higgs :D

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 2 guests