giovedì 26 settembre 2019

Logica, Watson.

Quello che si vede a lato è l'immagine di un computer quantico (nella fattispecie della IBM, uno dei pochi che possono essere programmati, a differenza degli altri che sono preimpostati per svolgere azioni ben specifiche: riconoscimento facciale, vocale, traduzioni linguistiche, calcoli di cifratura complessi).
Quello che il lettore dovrebbe sapere è che il vero e proprio elemento di calcolo ( la nostra CPU) è quel piccolo dispositivo (grande poco meno di un unghia di migliolo)  posto alla base di questa struttura piramidale rovesciata, atta a mantenere la cpu stessa a qualche frazione di grado sopra lo zero assoluto (lo Zero Kelvin) pari a -273.15 °C sotto zero.
Tale temperatura è necessaria per mantenere il materiale in uno stato "superconduttivo" per un tempo di calcolo di almeno  qualche 0,001 sec.(millisecondo) durante il quale possono essere seguiti calcoli "coerenti" ( che quindi mantengono l'informazione) che a loro volta vengono eseguiti nell'arco di circa 0,000000001 sec. (nanosecondi). In queste condizioni è abbastanza chiaro che per raggiungere la funzionalità di un vero e proprio processore di calcolo quantistico siamo abbastanza lontani dal realizzare qualcosa di veramente utile: è come se lavorassimo con un computer dei primi anni venti del secolo scorso che occupano un intero piano di valvole termoioniche per ottenere capacità di calcolo di qualche decina di Byte!!
Ma mentre la tecnologia continua a lavorare a nostro favore (i tempi di realizzazione di questi computer richiedono dai 10 ai 20 anni di lavoro per ottenere dispositivi veramente affidabili), quello che si pone sin d'ora non sono solo gli algoritmi quantistici che vengono definiti a livello matematico e applicati o sui modelli teorici di computer quantistici basati su una decina di q-bit ( elemento base analogo ai bit dei computer tradizionali) o applicati su computer Crai o di ultima generazione, quanto piuttosto il concetto di porte logiche che sono da reinventare completamente.

In un computer tradizionale, la porta logica, in elettronica digitale e informatica, è un circuito digitale in grado di implementare (cioè di realizzare, simulandone la "logica matematica" mediante opportuni controlli su segnali elettrici) una particolare operazione logica di una o più variabili booleane. Ossia di una variabile che assume valori booleani, tipicamente Vero|Falso, True|False o 1|0. Una funzione di variabili booleane è chiamata funzione booleana; in un'accezione più generale, una variabile booleana può essere a sua volta funzione di variabili booleane. Il nome deriva dal suo inventore George Boole.

Ebbene con l'avvento del concetto di q-bit per un computer quantico, ossia di una variabile che non assume un valore discreto binario, ma un valore continuo, o meglio non discreto o, ancora meglio, di una infinità continua numerabile quantizzata all'interno di un range di valori predefiniti, si pone le basi di una completa rivoluzione che ancora pochi nel settore si sono resi completamente consapevoli.
La rappresentazione di una porta logica quantica ( riportata in figura come un sistema vettoriale in uno spazio tridimensionale) può assumere valori discreti (come i vettori sugli assi X, Y, Z, con verso in una direzione o nell'altra lungo l'asse di riferimento) ma anche una combinazione della proiezione di un vettore generico sugli assi dei sistemi di riferimento considerati ( x',y',z').
Ebbene evolvete il ragionamento in uno Spazio Tensoriale (rappresentazione n-dimensionale di un vettore tridimensionale) e avrete una vera e propria esplosione di combinazioni di una infinità di porte logiche, di cui ancora oggi non si riesce a darne un significato ben definito.
Questo aspetto ha spinto, per la loro migliore comprensione, alla necessità di introdurre un modello matematico nuovo e l'introduzione di uno spazio tensoriale (sempre matematico) ben definibile per descrivere queste infinite porte logiche, indicato come spazio Tensoriale di Riemann.
Il nome riecheggia da vicino, anche negli sviluppi di elaborazione richiesti, il Tensore di curvatura di Riemann utilizzato per la descrizione matematica della relatività generale.
Il computer quantico, che trae la sua linfa vitale dai concetti base della meccanica quantistica, si innesta nella definizione delle porte logiche con la matematica della relatività generale.
Come si evince chiaramente, siamo nel cross over di due teorie che non si sono mai completamente comprese l'una con l'altra e che, con la necessità di sviluppare i computer quantici ( base dell'intelligenza aumentata-impropriamente detta artificiale-), spinge l’una nelle braccia dell'altra e a trovare una sintesi necessaria per sfruttare al meglio le immense opportunità che questa tecnologia ci consente di ottenere.
A quanto pare l'AI Watson, ( il computer quantico nel cloud della IBM) dovrà lavorare ancora molto e a lungo. Ma almeno è stata aperta la porta verso un nuovo modo nel vedere i computer quantistici.



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