Calcolo quantistico adiabatico: un esempio dell'uso del computer quantistico.

Immaginiamo di voler generare un numero casuale, 0 o 1, sfruttando le straordinarie proprietà di un computer quantistico. Il processo inizia con un singolo qubit inizializzato nello stato |0⟩ (tale notazione è propria della meccanica quantistica in quanto sottende uno stato della particella - elettrone - che è vista anche come fenomeno vibratorio, con un tipo di orientamento - spin - quindi ha più proprietà).

Per ottenerlo si potrebbe utilizzare la porta di Hadamard, una delle porte quantistiche fondamentali, che trasforma il qubit, facendolo entrare in uno stato di sovrapposizione, ovvero una condizione in cui il qubit esiste contemporaneamente negli stati |0⟩ e |1⟩, cioè non si conosce il valore, cioè nello stato indeterminato (in termini matematici, lo stato diventa (1/√2)|0⟩ + (1/√2)|1⟩, il che implica che entrambe le possibilità hanno la medesima probabilità di verificarsi).

Il passaggio successivo è quello della misurazione. Quando si misura il qubit, la sovrapposizione "collassa" e il qubit assume uno stato definito, scegliendo in maniera casuale tra 0 e 1, ciascuno con una probabilità del 50%; questo comportamento incarna il principio probabilistico alla base della meccanica quantistica.

Per rendere il concetto più intuitivo, possiamo paragonarlo a una moneta magica: si immagini una moneta che, anziché essere immediatamente testa o croce, rimane in uno stato in cui è simultaneamente in entrambe le condizioni. Solo al momento del lancio la moneta "decide" quale faccia mostrare, e il risultato è del tutto casuale.

Questo esempio semplice evidenzia alcuni concetti chiave del calcolo quantistico:

• Sovrapposizione: il qubit può esistere in due stati contemporaneamente.

  
  

• Porte quantistiche: strumenti come la porta di Hadamard manipolano lo stato del qubit, creando la sovrapposizione.

  
  

• Misurazione: è il processo che, facendo collassare la sovrapposizione, determina in maniera casuale lo stato finale del qubit.

  
  

In sostanza, questo procedimento permette di generare numeri casuali sfruttando la natura intrinsecamente probabilistica della meccanica quantistica.

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