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Disegnu Quantum: Sviluppà i supercomputer di u futuru

I prucessori quantistici prumettenu di risolve ancu i più cumplessi di calculi, risultatu in scuperte più veloci in a scienza è a tecnulugia.

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Quantumrun Foresight
Ferraghju 3, 2023

Riassuntu insight

Dapoi l'anni 1970, i circuiti integrati di l'informatica si sò sviluppati rapidamente, scalendu da decine à miliardi di cumpunenti elettroni. Stu prugressu hè statu pussibule in parte da l'invenzione di u software di cuncepimentu assistitu da computer (CAD). Utilizendu CAD, l'ingegneri puderanu calculà è simulà circuiti elettronici sempre più cumplessi nantu à l'urdinatori esistenti. Questi esperimenti sò avà ispirati à cuncepisce processori di a prossima generazione cù una putenza di calculu illimitata, cum'è l'urdinatori quantistici.

Cuntestu di cuncepimentu quantisticu

À mezu à i sfidi più cumplessi chì affruntà e discipline cullettive di scienza è tecnulugia hè u sviluppu di l'informatica quantistica. Questi supercomputer anu una tremenda capacità di computazione parallela è u putenziale di accelerà in modu esponenziale u rendiment di l'urdinatori convenzionali per risolve e sfide suciali è ecunomiche critiche cum'è a criptografia, l'ottimisazione di big data, u disignu di materiale è l'analisi di droghe.

L'informatica quantistica superconduttiva hà per scopu di aumentà u nùmeru di qubits (quantum bits) chì ponu esse integrati in i processori per migliurà u rendiment è processà e dati assai più veloce. Un qubit hè una unità di infurmazione in un sistema di meccanica quantistica. In l'informatica classica, i bits ponu avè valori di zero o unu. In cuntrastu, i qubits ponu avè qualsiasi valore trà cero è unu per via di a natura di a meccanica quantistica. Questa funzione rende i dispositi quantum altamente versatili è efficienti.

In Maghju 2021, circadori di l'Università di Scienza è Tecnulugia di Cina (USTC) cuncepìu un processore quantum superconduttivu programabile di 62 qubit chjamatu dopu à u matematicu è astronomu cinese di u Vu seculu Zu Chongzhi. Stu computer hà realizatu camminate quantum programmable bidimensionale (aduprate per sviluppà algoritmi) nantu à u sistema.

Sicondu i circadori, u Zu Chongzhi pò aiutà à simplificà a pianificazione di u trasportu ottimizendu u flussu di trafficu urbanu. L'urdinatore hà ancu u putenziale di esse integratu cù successu in i flussi di travagliu di l'imprese farmaceutiche da 2027. Per esempiu, i dispositi quantum ponu identificà rapidamente a combinazione di droga più promettente da tutte e pussibulità di molécule di droga dispunibili.

Impact disruptive

A causa di u so putenziale di cambià u ghjocu, u disignu quantum hè diventatu un focusu di cumpetizione trà i paesi è l'imprese. In settembre 2021, i circadori di l'USTC anu utilizatu un algoritmu quantisticu per cuncepisce un mudellu qubit più putente chjamatu plasonium. Questa scuperta hè significativa perchè i chip di computer cumplessi necessitanu parechje simulazioni per ottimisazione. Cuncepimentu di migliure nantu à un computer quantisticu accelerà a cunniscenza è u prugressu in u campu. L'avanzamenti in u disignu quantisticu ponu purtà à veiculi è robots autonomi più efficaci, è altri sistemi chì necessitanu grandi quantità di putenza di calculu.

Dopu, in nuvembre 2022, IBM hà annunziatu chì hà cuncepitu un processore quantum innovativu di 127 qubit chjamatu Eagle. Per ottene stu sviluppu, l'ingegneri IBM incorporanu un disignu di arrangiamentu qubit per diminuisce l'errori è u numeru di cumpunenti necessarii. Cù sta macchina, i circadori ponu affruntà i prublemi à un livellu più altu di intricacy quandu si facenu esperimenti è eseguite applicazioni. Esempii di tali compiti sò l'ottimisazione di l'apprendimentu di a macchina, è a modellazione di novi molécule è materiali per l'usu in settori chì varienu da l'energia à a scuperta di droghe.

Implicazioni di u disignu quantisticu

Implicazioni più larghe di u disignu quantum pò include:

A tecnulugia quantistica hè aduprata per annullà a criptografia è e misure cumplesse di cybersecurity, lascendu l'infurmazioni più vulnerabili chè mai. Tuttavia, a stessa tecnulugia pò ingegneria tecniche di cumunicazione ultra-securità.
Roboti di intelligenza artificiale (AI) chì utilizanu computer quantistici per accede à dati di furmazione più precisi è cumplessi chì migliurà tremendamente a so prestazione.
I scientisti acquistanu novi strumenti per accelerà u prucessu di scuperta terapeutica aduprendu tecniche di computazione quantistica per esaminà simultaneamente parechje molécule, proteini è chimichi.
Computer quantistici ottimizendu e catene di furnimentu, operazioni di flotta, cuntrollu di u trafficu aereu è consegne riducendu rotte inefficienti è sprechi.
Perchè i supercomputer ponu analizà numerosi mudelli di dati à u stessu tempu, i meteorologi puderanu anticipà avvenimenti climatichi più severi è emette avvirtimenti puntuali.