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Il ruolo dei computer quantistici nella fisica delle particelle e delle astroparticelle


progresso nei computer quantistici ha completamente cambiato la personalità del 21 ° secolo, fornisce comunicazioni più sicure. Rispetto ai computer convenzionali, i computer quantistici sono più avanzati e veloci nell’esecuzione delle varie operazioni complicate. Al momento, il fisico e gli ingegneri stanno imponendo i loro sforzi per migliorare i computer quantistici.

Questo computer funziona ampiamente nei regni della Meccanica Quantistica. In breve, esegue il compito computazionale manipolando i fenomeni quantistici come la sovrapposizione e l’entanglement. Per eseguire complicati esperimenti di fisica delle particelle e delle astroparticelle con una chiara comprensione, è necessario che la fonte tecnologica più affidabile analizzi quasi cento petabyte di dati prodotti durante gli esperimenti.

Ciò diventa impossibile per i computer convenzionali gestire una quantità così enorme di dati. Questo è il motivo per cui un gran numero di istituti di ricerca investe molto tempo e sforzi per il miglioramento dei computer quantistici.

PERCHÉ IL FISICO STA DIVENTANDO PIÙ AFFIDABILE SUI COMPUTER QUANTICI MODERNI?
Al momento, una collaborazione internazionale del CERN di Ginevra sta esplorando come i computer quantistici potrebbero essere utilizzati per analizzare l’enorme quantità di dati che producono dai rilevatori del Large Hadron Collider (LHC) durante il processo di collisione delle particelle. Attualmente, l’LHC è in fase di aumento che migliora efficacemente il tasso di collisione delle particelle e si prevede che aumenterà l’efficienza di calcolo da 50 a 100 volte.

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Gli scienziati del CERN prevedono che sarà di nuovo completamente accessibile in funzione entro il 2027. In questo periodo per il riferimento futuro, un computer quantistico verrebbe introdotto nel funzionamento degli esperimenti del CERN. Oltre a queste operazioni, il ruolo importante degli esperimenti LHC è quello di testare il modello standard della fisica delle particelle fino ai suoi limiti estremi nella ricerca di nuova fisica – e il calcolo quantistico potrebbe essere il punto di svolta in questo processo.

Dal 2018, il CERN openlab, Fermilab e IBM hanno già iniziato a lavorare sui computer quantistici. Inoltre, stanno esaminando l’approccio moderno per comprendere il processo di apprendimento automatico quantistico che potrebbe identificare la presenza di particelle di bosone di Higgs a bassa energia negli esperimenti di collisione. Nel frattempo, gli scienziati del Fermilab stanno cercando di sviluppare un algoritmo per utilizzare computer quantistici per simulare le interazioni di base delle particelle fermioniche e bosoniche che tengono insieme il nostro universo.

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In futuro, forse ci darà una breve idea di cosa sia fatta la materia oscura e le risposte all’esistenza del nostro universo. Nel marzo 2020, il Cambridge Quantum Computing (CQC) si è unito a CERN openlab in collaborazione al progetto QUATERNION – per esplorare l’applicazione delle tecnologie quantistiche alla fisica delle particelle. Immagino che tra pochi anni sapremo le risposte a domande ben note come perché esistiamo? Cosa contiene la materia oscura? Perché l’universo si sta espandendo? Esiste qualche pianeta abitabile?

NOTA CONCLUSIVA
Il modo in cui Spiderman dice nel film “con un grande potere, comporta una grande responsabilità”, immagino che il modo simile in futuro il calcolo quantistico e l’apprendimento automatico potrebbero svolgere il grande ruolo responsabile di mostrarci cosa c’è oltre la fisica del Modello Standard, ci darà l’esistenza concreta della particella di Dio, ci mostra chiaramente l’immagine dei buchi neri, rivela i misteri della materia oscura senza risposta e mostra la via per Marte.

Al momento, siamo solo a un decennio di distanza dal futuro della tecnologia quantistica e del processo di apprendimento automatico. Non solo dominerà i campi di ricerca, ma lascerà anche l’impatto sui settori privati. Penso che lo scienziato della teoria abbia proclamato 50 anni fa: “Il futuro è la tecnologia quantistica”, sta diventando vero. Ma il futuro è sempre imprevedibile, a volte richiede più tempo e binari giusti per raggiungere gli obiettivi. Speriamo di vedere il mondo prosperare con la tecnologia quantistica.

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