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