Imagine that you could be in many places at once. You might send one self to work, another out to run errands, and a third to the library for an afternoon of serious study. You could even commit murder and get away with it.
This is just a spot of good clean fun for us, but in the strange world of quantum mechanics parallel existence is quite common. Electrons do it all the time. And 12 years ago, physicists realised that quantum coexistence could be put to good use - to build a generation of ultrafast computers. A quantum computer could split into millions of identical copies, unleashing immense parallel computing power that would make a tortoise of even the fastest of today's supercomputers.
That, at least, is the theory. But no one has yet built a useful quantum computer. Why? Because quantum coexistence is not only strange, it's also exceedingly fragile. A single wayward electron can disrupt the branched existence of a quantum object and cause it to collapse. As a result, a quantum computer has to be isolated from the rest of the Universe so that its natural quantum dynamics can unfold.
Experimenters have thrown an arsenal at the problem, using elaborate schemes of electric and magnetic fields to trap single atoms in ultra-powerful vacuum chambers, and precise lasers to cool the atoms to temperatures just a thousandth of a degree above absolute zero. Impressive work, no doubt. Still, these fantastic efforts haven't yet produced a functioning quantum computer that can do even junior school arithmetic.
But it seems that the crucial device that can make quantum computing work has literally been under experimenters noses all along. In the past two months, two research groups from the US have discovered how to do quantum computing in an ordinary cup of coffee - or pint of lager, if you must. Scuttle your expensive apparatus - in 10 years this astonishing new approach could put a functioning quantum computer in every school chemistry laboratory.
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Immaginate di poter stare in diversi luoghi contemporaneamente. Potreste mandare un vostro io al lavoro, un secondo io a fare la spesa, e un terzo io in biblioteca per un pomeriggio di studio. Potreste anche commettere un omicidio e farla franca.
Per noi è solo un sogno divertente, ma nello strano mondo della meccanica quantistica l'esistenza parallela è relativamente comune. Gli elettroni lo fanno sempre. E dodici anni fa, i fisici si resero conto che potevano fare buon uso della coesistenza quantistica per costruire una nuova generazione di computer ultrarapidi. Un computer quantistico potrebbe dividersi in milioni di copie identiche, dotandosi di una tale potenza di calcolo parallelo da far sembrare anche i più veloci computer di oggi delle tartarughe.
Questo almeno in teoria. Ancora nessuno ha mai costruito un utile computer quantistico. Perché? Perché la coesistenza quantistica non solo è strana ma è anche estremamente fragile. Un singolo capriccioso elettrone può dissestare la ramificata esistenza di un oggetto quantistico e provocarne il collasso. Un computer quantistico andrebbe quindi isolato dal resto dell'universo in modo che la sua dinamica quantistica naturale possa rivelarsi.
I ricercatori le hanno provate tutte per aggirare il problema, usando schemi elaborati di campi elettrici e magnetici per confinare singoli atomi in camere a vuoto ultraspinto, e laser di precisione per raffreddare gli atomi a temperature appena un millesimo di grado sopra lo zero assoluto. Lavoro impressionante, senza dubbio. Tuttavia, questi sforzi fantastici non hanno ancora prodotto una macchina quantistica funzionante e capace di eseguire se non altro i più elementari calcoli aritmetici.
Si dà però forse il caso che il dispositivo cruciale in grado di consentire l'elaborazione quantistica è stato durante tutto questo tempo letteralmente sotto il naso dei ricercatori. Negli ultimi due mesi, due gruppi di ricerca statunitensi hanno scoperto come eseguire un'elaborazione quantistica in una normale tazzina di caffè - o in una pinta di birra, all'occorrenza. Non servono costosi macchinari: in una decina di anni questo nuovo sorprendente approccio potrebbe permettere a ogni laboratorio di chimica di avere un suo computer quantistico perfettamente funzionante.
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