Per gran parte della nostra storia
la tecnologia umana è stata fondata sui
nostri cervelli, il fuoco e bastoni appuntiti.
Se il fuoco ed i bastoni appuntiti sono diventati
centrali elettriche e bombe atomiche,
la più grande evoluzione
è avvenuta nei nostri cervelli.
Dagli anni 60 la potenza delle nostre
macchine da calcolo è cresciuta
in modo esponenziale,
consentendo ai computer di diventare
più piccoli e più potenti
allo stesso tempo.
Ma questo processo sta per
raggiungere i suoi limiti fisici:
le componenti dei computer
hanno una dimensione che
si avvicina a quella di un atomo.
Per capire come questo sia un problema,
dobbiamo chiarire alcuni concetti base.
Un computer è formato da
componenti molto semplici che
fanno cose molto semplici,
come la rappresentazione di dati,
i mezzi per processarla ed
i meccanismi di controllo.
I chip dei computer contengono moduli,
che contengono porte logiche,
che contengono transistor.
Un transistor è la forma più semplice
di un elaboratore di dati nei computer:
in pratica, è un interruttore che
può bloccare o aprire
il passaggio delle informazioni.
Queste informazioni sono formate da bit,
il cui valore può essere 0 oppure 1.
Combinazioni di più bit sono usate
per codificare informazioni più complesse.
I transistor vengono collegati per creare
porte logiche che, comunque,
fanno cose molto semplici.
Ad esempio una la porta logica AND
da output 1 se tutti i suoi input sono 1,
altrimenti restituisce uno 0.
Combinazioni di porte logiche formano,
infine, moduli rilevanti, che, ad esempio,
sono in grado di sommare due numeri.
Una volta che puoi sommare,
puoi anche moltiplicare e
una volta che puoi moltiplicare,
puoi fare praticamente ogni cosa.
Visto che tutte le operazioni di base
sono, letteralmente, più semplici
della matematica di prima elementare,
puoi immaginare un computer come un gruppo
di bambini di 7 anni che risolvono quesiti
di matematica molto semplici
Un gruppo abbastanza grande
può calcolare qualunque cosa,
dall'astrofisica a Zelda.
Ad ogni modo, con le componenti che
si rimpiccioliscono sempre di più,
la fisica quantistica complica il tutto.
In poche parole, un transistor è solo
un interruttore elettrico.
L'elettricità è il movimento di un
elettrone da un posto all'altro,
quindi un interruttore è un passaggio
che può bloccare il movimento
degli elettroni in una certa direzione.
Oggi, la grandezza media di un transistor
è di 14 manometri,
cioè circa 8 volte più corta
del diametro del virus dell'HIV e
500 volte più corta di quello di una
cellula di un globulo rosso.
Quando i transistor si rimpiccioliscono
fino alla dimensione di qualche atomo,
gli elettroni possono semplicemente
trasferirsi dall'altro lato di un
passaggio bloccato tramite un processo
chiamato "effetto tunnel".
Nell'ambito della meccanica quantistica
la fisica funziona in modo molto diverso
da quello prevedibile a cui siamo
abituati ed i computer tradizionali
diventano privi di senso.
Ci stiamo avvicinando ad una vera
barriera fisica per il nostro
processo tecnologico.
Per risolvere questo problema,
gli scienziati stanno provando a
usare queste insolite proprietà della
fisica quantistica a proprio vantaggio,
costruendo computer quantistici.
Nei computer normali i bit sono
la più piccola unità dell'informazione.
I computer quantistici usano i qubit,
i quali possono comunque assumere
uno tra due valori.
Un qubit può essere qualunque sistema
quantistico a due livelli
come lo spin in un campo magnetico
o un singolo fotone.
Gli 0 e 1