Conferenza "Capire l'informatica quantistica"

Martedì 10 ottobre, dalle 12:30 alle 14:30, nella Sala Larrañeta della Scuola Tecnica Superiore di Ingegneria dell'Università di Siviglia, il Prof. Dr. Abbas Omar, professore emerito presso l'Università Otto von Guericke di Magdeburgo (Germania) terrà la seguente conferenza organizzata nell'ambito del programma di dottorato in Ingegneria Automatica, Elettronica e delle Telecomunicazioni: "Understanding Quantum Computing".

Riepilogo: i computer classici si basano sulla codifica binaria dei dati digitali. I codici binari vengono elaborati applicando l'algebra booleana utilizzando circuiti elettrici digitali noti come porte logiche. Queste ultime sono semplici configurazioni di transistor e altri elementi circuitali (resistori, condensatori, ecc.). Il funzionamento delle porte logiche è governato dalla Teoria dei Circuiti, che è una forma semplificata dell'Elettromagnetismo Classico. Negli anni sessanta del secolo scorso è stata fatta un'osservazione che oggi è conosciuta come “Legge di Moor”. Si prevede un raddoppio del numero di componenti (principalmente transistor) in un circuito integrato ogni due anni. Sulla base di ciò, è stata prevista la dimensione dei transistor su scala molecolare (i transistor allo stato dell'arte possono essere piccoli quanto pochi atomi), il che deve portare a invalidare la teoria dei circuiti come strumento matematico per descrivere le prestazioni delle porte logiche. . Ciò ha motivato un certo numero di scienziati nei primi anni ottanta del secolo scorso a pensare di sostituire questi elementi costitutivi del computer classico con quelli che vengono chiamati Quantum Gates. Il funzionamento di quest'ultimo è interamente regolato dalle leggi della Meccanica Quantistica. I computer i cui elementi costitutivi sono porte quantistiche sono chiamati computer quantistici. Poiché le leggi classiche (sia della meccanica che dell’elettromagnetismo) sono un caso limite di quelle quantistiche più complete, è diventato evidente che i computer quantistici possono implementare algoritmi che non sono disponibili nelle loro controparti classiche. Ciò ha incoraggiato gli scienziati a sviluppare tali algoritmi e strutture di ricerca e sviluppo per trovare e costruire realizzazioni hardware corrispondenti. Esempi importanti sono l'hardware sviluppato da IBM e Google. La maggior parte degli approcci utilizzati per spiegare l'informatica quantistica si basano sui concetti altamente accademici della meccanica quantistica. Le terminologie utilizzate non sono facilmente comprensibili dalla maggior parte del pubblico interessato, che ha solo una conoscenza generale dell'argomento. In alcuni casi si ottiene la percezione esagerata che questa “cosa magica” sia in grado di risolvere tutti i problemi basati sul calcolo in modo molto più efficiente e molto più veloce del computer classico. In questo discorso vengono utilizzati solo strumenti matematici e terminologie di livello universitario per spiegare i concetti alla base del calcolo quantistico e le funzioni dell'hardware corrispondente: il computer quantistico. Verranno brevemente passate in rassegna le principali differenze tra la meccanica classica e quella quantistica. È stato dimostrato che le variabili dinamiche quantistiche come la posizione e la quantità di moto nei sistemi meccanici, nonché la tensione e la corrente nei circuiti elettrici, si comportano come segnali casuali anziché deterministici, i cui attributi possono essere utilizzati per trasportare informazioni. Verrà inoltre dimostrato che questi segnali casuali possono essere archiviati ed elaborati in quelli che vengono chiamati Qubit. Questi ultimi sono la controparte quantistica dei Bit classici. Verrà spiegata la realizzazione hardware dei qubit sotto forma di circuiti superconduttori, i Transmon. Non verranno prese in considerazione altre realizzazioni di qubit, come ioni intrappolati e punti quantici. A causa dell’impossibilità di isolare completamente i sistemi dinamici dall’ambiente circostante, il rumore termico e le variabili dinamiche quantistiche, essendo entrambi segnali casuali, interagiscono insieme. Al contrario dei segnali deterministici, il rumore Università di Siviglia Dipartimento di Teoria dei Segnali e delle Comunicazioni Scuola Tecnica Superiore di Ingegneria Camino de los discoveries s/n 41092 Siviglia SPAGNA Tel: +34 954 487 334 e-mail: mjmadero@us.es dipartimento .us La corruzione di .es/dtsc ha una forma diversa in questo caso. Deteriora un attributo statistico essenziale delle variabili dinamiche quantistiche interagenti, noto come coerenza. Quest’ultima è una sorta di “memoria”, che consente a diverse variabili dinamiche quantistiche di “ricordarsi” tra loro. L'utilizzo di sistemi quantistici per la codifica e l'elaborazione delle informazioni richiede quindi il raffreddamento dei sistemi fino a una temperatura molto vicina allo zero assoluto (0°K) per ridurre l'impatto del rumore sulla coerenza. Errori di codifica ed elaborazione dovuti a coerenze deteriorate potrebbero anche richiedere l'utilizzo di tecniche di correzione degli errori simili a quelle note nel Channel Coding. Breve CV del relatore ( https://www.hf.ovgu.de/Team/Emeriti/Abbas+Omar.html ): Abbas Omar ha conseguito il B.Sc., M.Sc. e Dottore-Ing. lauree in ingegneria elettrica rispettivamente nel 1978, 1982 e 1986. È professore di ingegneria elettrica dal 1990 e direttore della cattedra di ingegneria delle microonde e delle comunicazioni presso l'Università di Magdeburgo, in Germania, dal 1998 fino al suo pensionamento nel 2020. È entrato a far parte del Petroleum Institute di Abu Dhabi come professore eminente nel 2012 e nel 2013. come organizzatore delle attività di ricerca per l'industria del petrolio e del gas in questo settore. Nel 2014 e nel 2015 ha presieduto il corso di Ingegneria Elettrica e Informatica presso l'Università di Akron, Ohio, USA. Il dottor Omar è autore e coautore di oltre 480 articoli tecnici che coprono un ampio spettro di aree di ricerca. I suoi attuali campi di ricerca e insegnamento coprono le aree degli aspetti sanitari delle radiazioni a onde millimetriche, dell'informatica quantistica, degli array a fasi e del beamforming per MIMO massivi e dell'imaging a risonanza magnetica. In passato si è occupato anche di altre discipline, tra cui l'imaging acustico e a microonde, la caratterizzazione dei materiali a microonde e con onde millimetriche, il posizionamento interno, la tomografia sotterranea e il georadar, nonché la modellazione teorica sul campo di sistemi e componenti a microonde. Il dottor Omar è membro dell'IEEE.