Il suono può elaborare le informazioni proprio come un sistema quantistico

Le vibrazioni sonore possono codificare ed elaborare le informazioni allo stesso modo dei computer quantistici: imitano il comportamento dei qubit, l’unità di base delle informazioni in questa tecnologia. Un nuovo salto tecnologico nelle porte.

L’informatica è la scienza che studia l’elaborazione automatica delle informazioni, una gestione che si sviluppa attraverso macchine che svolgono i compiti di acquisizione, elaborazione e presentazione delle informazioni.

Questa idea risale almeno al 1623, data della creazione del primo calcolatore meccanico, opera di un matematico tedesco Guglielmo Schickardanche se propriamente parlando, la storia dell’informatica inizia nell’anno 1834 con Motore analitico di Babbageche è il primo computer moderno.

Tuttavia, fu solo negli anni ’40 che l’informatica iniziò a essere implementata attraverso molteplici operazioni che andavano oltre i calcoli puramente matematici.

La tecnologia che ha accompagnato lo sviluppo di AIM è cambiata nel tempo: è passata dalla necessità di grandi infrastrutture alla semplificazione attraverso l’utilizzo di schede perforate, fino ad arrivare prima Circuiti integrati poi a patatine fritte Che ha fatto molto per rendere possibili i personal computer di oggi, molto più piccoli e veloci dei loro predecessori.

sistema binario

La formula tradizionale applicata alla gestione automatica delle informazioni risale al XVII secolo con l’invenzione del codice binario di Gottfried Guglielmo LeibnizI simboli 0 (zero) e 1 (uno) vengono utilizzati per rappresentare testo, dati e programmi eseguibili nei dispositivi informatici.

quei simboli Numeri binari conosciuto come parti, che rappresenta lo stato di un dispositivo che può assumere uno dei due stati. A livello di programma, i bit vengono utilizzati per analizzare le informazioni e le operazioni logiche eseguite nel processo.

Più bit ha un computer, più aumenta automaticamente la capacità di elaborazione delle informazioni.

Tutto questo sviluppo ha permesso la nascita non solo dell’informatica attuale, ma anche di Internet, una rete globale per la gestione automatica delle informazioni basata su numeri binari.

Statistiche quantitative

Questa storia ha preso una svolta enorme con l’avvento di Statistiche quantitativeche ha cambiato tutto con la comparsa di una nuova unità informativa di base che ha sostituito il bit: file ulna.

Un qubit si basa sui principi della meccanica quantistica per elaborare le informazioni, non basate sulla somma infinita e sulla combinazione di uno e zero, ma su qualcosa di molto più complesso: sovrapposizione Gli uno e gli zeri sono nello stesso caso.

Ogni qubit è in una sovrapposizione di zero e uno allo stesso tempo. Ciò significa che un computer quantistico può eseguire molte operazioni computazionali contemporaneamente a velocità irraggiungibili dal calcolo binario tradizionale: ad esempio, un computer classico impiegherebbe milioni di anni per trovare i fattori primi di un numero a 2048 bit. Gli esperti affermano che i Qubit possono eseguire questo calcolo in pochi minuti.

Il calcolo quantistico è una tecnologia ancora agli inizi e con notevoli sfide tecnologiche da risolvere, inclusa la conservazione delle sovrapposizioni di stati nel tempo che lo rende possibile: la minima perturbazione dell’ambiente può distruggerlo e vanificare la gestione automatica delle informazioni in questo nuovo livello computazionale.

Isotopi quantistici

La fragilità dei sistemi quantistici e la loro necessità di estremo isolamento pongono grandi sfide che hanno portato all’esplorazione del cosiddetto Isotopi quantisticiÈ sorto a causa dei recenti sviluppi nella progettazione e produzione di strutture acustiche.

In questo senso, un team di ricercatori dell’Università dell’Arizona ha proposto di utilizzare l’acustica per imitare alcune proprietà dei computer quantistici.

In un articolo pubblicato su The Journal of the Acoustical Society of America, i ricercatori spiegano che gli analoghi acustici degli stati “entangled” dei bit quantistici, o qubit, offrono una nuova soluzione traslazionale per raggiungere alcuni degli obiettivi della scienza dell’informazione quantistica.

Diretto da Pietro DemerQuesto team ha creato un dispositivo acustico che imita il comportamento di un qubit, ma su scala molto più ampia. Chiamati “pezzi” vocaliun po’ fi“.

bit aritmetici

Gli autori scrivono che un phi bit è il grado di libertà di due stati di un’onda acustica, che possono trovarsi in una sovrapposizione coerente di stati con coefficienti di ampiezza complessi, cioè analoghi a un qubit.

I Phi bit possono essere usati per codificare le informazioni, proprio come i qubit. Possono esistere simultaneamente e non sono indipendenti l’uno dall’altro, il che significa che possono essere forzati in uno stato di sovrapposizione, proprio come i qubit.

Inoltre, il team ha sviluppato modi per eseguire semplici operazioni matematiche, come cambiare lo stato di un phi-bit da 1 a 0, e per creare stati più complessi che condividono alcune proprietà con i sistemi quantistici di particelle entangled.

Aiuto quantitativo

Questi ricercatori sottolineano che sebbene non sia un vero sistema di calcolo quantistico, è possibile attraverso i phi bit imitare le proprietà ondulatorie degli oggetti quantistici usando le onde sonore.

Ciò non significa che queste onde sonore con proprietà computazionali possano sostituire i computer quantistici, ma aiuta a comprenderli meglio e potrebbe rendere possibili alcune nuove applicazioni.

Gli autori di questo sviluppo suggeriscono che i phi-bit potrebbero migliorare la stabilità del calcolo quantistico, aiutarlo a superare alcune delle sfide che deve ancora risolvere e possibilmente accelerare la sua applicazione pratica.

Riferimenti

Elaborazione dell’informazione quantistica analogica utilizzando “l’entanglement classico” delle onde sonore.Arif Hasan et al.J Acoust Soc Am 153, A362 (2023).DOI: https://doi.org/10.1121/10.0019170

Realizzazione di analoghi di qubit acustici con phi bit accordabili non lineari in guide d’onda acustiche out-coupled. Ba Demir et al. Scientific Reports Volume 13, numero articolo: 635 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-27427-4