Quantum
Gli scienziati affermano di aver creato un minuscolo wormhole nel regno dei quanti
Recentemente, un gruppo di scienziati ha scoperto che i sistemi quantistici possono imitare i wormhole, scorciatoie teoriche nello spaziotempo, in quanto consentono il trasferimento istantaneo di informazioni tra luoghi distanti.
Nonostante il fatto che le particelle quantistiche non siano influenzate dalla gravità nello stesso modo in cui lo sono gli oggetti classici, il team di studio ritiene che i loro risultati possano avere conseguenze per lo studio della gravità quantistica. Lo studio è apparso questa settimana sulla rivista Nature.
«La relazione tra entanglement quantistico, spaziotempo e gravità quantistica è una delle questioni più importanti nella fisica fondamentale e un’area attiva di ricerca teorica», ha affermato in un comunicato stampa la fisica del California Institute of Technology Maria Spiropulu, autrice principale dell’articolo. «Siamo entusiasti di fare questo piccolo passo verso la sperimentazione di queste idee su hardware quantistico e continueremo così».
In pratica «i ricercatori non hanno realmente trasmesso informazioni quantistiche attraverso uno squarcio spaziotemporale, che in linea di principio unirebbe parti dell’universo precedentemente disconnesse».
Nella fisica teorica, esiste una teoria che postula che i wormhole siano analoghi all’entanglement quantistico, che Einstein definì in particolare «azione spettrale a distanza». Ciò indica che gli spin delle particelle quantistiche entangled le caratterizzano in modo univoco, anche a grandi distanze.
Quindi, grazie al loro legame speciale, le particelle quantistiche costituiscono eccellenti prototipi di teletrasporto.
Una ricerca separata del 2017 aveva mostrato che la descrizione gravitazionale dei wormhole spaziotemporali è uguale al trasferimento di informazioni quantistiche.
In quel caso, gli scienziati puntavano a dimostrare non solo l’equivalenza dei due modelli, ma anche la possibilità di descrivere la trasmissione delle informazioni in termini di gravità o entanglement quantistico.
Gli scienziati di Google sono stati in grado di utilizzare il loro computer quantistico Sycamore per il compito.
«Abbiamo eseguito una sorta di teletrasporto quantistico equivalente a un wormhole attraversabile nell’immagine gravitazionale», ha dichiarato Alexander Zlokapa, uno studente laureato al MIT e parte del team, nel comunicato. «Per fare questo, abbiamo dovuto semplificare il sistema quantistico al più piccolo esempio che preserva le caratteristiche gravitazionali in modo da poterlo implementare sul processore quantistico Sycamore di Google».
Secondo il loro documento, le informazioni che avevano inserito in un sistema quantistico erano uscite dall’altro sistema attraverso la controparte quantistica di un wormhole.
I ricercatori hanno aggiunto che il teletrasporto delle informazioni quantistiche era coerente sia con le aspettative fisiche quantistiche che con la conoscenza gravitazionale di come un oggetto si sarebbe mosso attraverso un wormhole.
Per vedere come questo trasferimento di informazioni quantistiche potrebbe evolversi in un ambiente sperimentale più complicato, il team mira a costruire dispositivi quantistici sempre più avanzati. Sono passati 87 anni da quando Einstein ei suoi collaboratori hanno descritto per la prima volta i wormhole; forse quando il concetto raggiungerà i 100, gli scienziati avranno capito come funzionano.
Quest’anno un gruppo di ricercatori internazionali ha comunicato che sarebbe possibile intrappolare interi animali nello stato quantistico. Poco prima, alcuni scienziati del politecnico bostoniano MIT avevano dichiarato di aver scattato immagini di un «Tornado quantistico».
Vi è inoltre un discorso scientifico aperto sul fatto che la fisica quantistica possa modificare il DNA umano.
L’astrofisico dell’Università di Nagoya, Fumio Abe, ha detto che potremmo aver già catturato le prove di una rete di wormhole creati da civiltà aliene nelle osservazioni esistenti, ma le abbiamo perse nel mare di dati, portando alla prospettiva intrigante che la rianalisi delle vecchie osservazioni potrebbe portare a una svolta nel SETI.
Quantum
La CIA ha usato il sistema magnetico quantistico «Ghost Murmur» per localizzare il pilota F-15 disperso
Grazie all’attivazione del sistema di localizzazione dei sopravvissuti al combattimento (CSEL) della Boeing da parte dell’ufficiale addetto ai sistemi d’arma dell’F-15 abbattuto, noto pubblicamente solo come «Dude 44 Bravo», le forze statunitensi sarebbero riuscite a restringere l’area di ricerca e a localizzare il secondo membro dell’equipaggio abbattuto sul sud dell’Iran, utilizzando uno strumento di ricognizione segreto della CIA noto come «Ghost Murmur» («mormorìo fantasma»). Lo riporta il New York Post.
Lo strumento di sorveglianza a lungo raggio basato sulla magnetometria quantistica, alimentato dall’Intelligenza Artificiale, è stato utilizzato negli Stati Uniti per le operazioni di ricerca e soccorso del secondo membro dell’equipaggio del caccia F-15 abbattuto. Secondo alcune fonti, Ghost Murmur sarebbe in grado di rilevare segnali deboli come il segnale magnetico di un battito cardiaco umano a lunghe distanze e in ambienti complessi, utilizzando l’intelligenza artificiale per filtrare il rumore.
Il presidente Trump e il direttore della CIA John Ratcliffe hanno accennato al nuovo strumento di super-sorveglianza durante una conferenza stampa alla Casa Bianca lunedì pomeriggio. Si è trattato del primo impiego operativo sul campo di Ghost Murmur, o almeno del primo reso pubblico. «È come sentire una voce in uno stadio, solo che lo stadio è un’area desertica di migliaia di chilometri quadrati», ha dichiarato al NY Post una fonte informata sul caso Ghost Murmur. «Nelle giuste condizioni, se il tuo cuore batte, ti troveremo».
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Secondo alcune fonti, Ghost Murmur sarebbe stato sviluppato dalla Skunk Works di Lockheed Martin e testato sugli elicotteri Black Hawk, con un possibile impiego futuro sui caccia stealth F-35. «Il nome non è casuale. “Murmur” è un termine clinico che indica un’aritmia cardiaca. “Fantasma” si riferisce al ritrovamento di qualcuno che, a tutti gli effetti, è scomparso», ha affermato un’altra fonte.
Si trattava di «un ambiente pressoché incontaminato» grazie alle basse interferenze elettromagnetiche, alla «quasi totale assenza di segnali umani concorrenti e, di notte, al contrasto termico tra un corpo vivente e il suolo desertico», che «forniva agli operatori un ulteriore livello di conferma». «Normalmente questo segnale è così debole che può essere misurato solo in ambiente ospedaliero, con sensori premuti quasi a contatto con il torace».
Tuttavia «i progressi in un campo noto come magnetometria quantistica, nello specifico i sensori costruiti attorno a difetti microscopici nei diamanti sintetici, hanno apparentemente reso possibile rilevare questi segnali a distanze notevolmente maggiori».
«Questa capacità non è onnisciente. Funziona al meglio in ambienti remoti e con un basso livello di complessità e richiede tempi di elaborazione considerevoli».
Prima che Ghost Murmur diventasse operativo, Dude 44 Bravo attivò il Combat Survivor Evader Locator (CSEL) della Boeing, un dispositivo di comunicazione sicuro in grado di trasmettere informazioni crittografate sulla posizione e sullo stato senza rivelare la sua posizione alle forze nemiche. «È come cercare un ago in un pagliaio, trovare questo pilota, e la CIA è stata incredibile», ha detto Trump lunedì, riferendosi al Ghost Murmur.
«La CIA ha avuto un ruolo fondamentale nel ritrovare questo piccolo puntino», ha detto il presidente, aggiungendo che la CIA ha individuato l’americano scomparso da «64 chilometri di distanza».
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Quantum
Majorana 1: ecco il processore quantistico di Microsoft sostenuto dal Pentagono. Creato un nuovo stato della materia?
Microsoft ha presentato il suo nuovo processore quantistico stabile Majorana 1, pubblicizzandolo come un importante passo avanti verso il calcolo quantistico pratico. La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) del Pentagono ha incluso la ricerca in uno dei suoi programmi, ha aggiunto l’azienda.
In una dichiarazione rilasciata mercoledì, Microsoft ha affermato che il nuovo chip è alimentato dal primo topoconduttore al mondo, in grado di creare uno stato della materia completamente nuovo con caratteristiche di conduttività estremamente elevate, rendendo i calcoli molto più stabili.
Uno dei problemi principali del quantum computing è stata l’estrema fragilità dei bit quantistici (qubit), che sono incredibilmente sensibili a tutti i tipi di interferenza esterna, richiedendo tecniche di correzione degli errori robuste ed estremamente sofisticate. Secondo Microsoft, tuttavia, Majorana 1 si basa su qubit topologici, che sono progettati per essere intrinsecamente resistenti agli errori.
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Mercoledì, gli scienziati di Microsoft hanno affermato di aver costruito quello che è noto come un «qubit topologico» basato su questa nuova fase dell’esistenza fisica – cioè un nuovo stato della materia ulteriore a quello solido, liquido, gassoso – che potrebbe essere sfruttato per risolvere problemi matematici, scientifici e tecnologici.
L’azienda ha affermato che il suo nuovo processore «segna un balzo trasformativo verso il calcolo quantistico pratico» che potrebbe portare a «innovazioni come materiali auto-riparanti che riparano le crepe nei ponti, agricoltura sostenibile e scoperte chimiche più sicure», risparmiando tempo e denaro su un’ampia ricerca scientifica.
La DARPA, ente del Pentagono specializzato nello sviluppo di tecnologie avanzate per uso militare, ha incluso Microsoft e PsiQuantum, un’altra società informatica, nella fase finale del suo programma Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC). Microsoft ha affermato di considerare la mossa della DARPA «come una convalida della nostra tabella di marcia per la costruzione di un computer quantistico fault-tolerant».
La DARPA ha dichiarato il suo interesse per la ricerca all’inizio di febbraio, affermando che i suoi esperti «hanno esaminato in modo esaustivo» gli approcci tecnici delle aziende e i loro piani di R&S a lungo termine. L’agenzia, tuttavia, non ha voluto dire se il governo degli Stati Uniti ha investito o intende sostenere finanziariamente la ricerca delle due aziende.
Microsoft ha un rapporto consolidato con l’esercito statunitense, soprattutto nei settori dei servizi cloud e della ricerca e sviluppo.
Nel 2022, il Pentagono ha suddiviso 9 miliardi di dollari di contratti di cloud computing tra quattro giganti della tecnologia statunitense, tra cui Microsoft. Nel 2018, Microsoft si è assicurata un contratto per sviluppare l’Integrated Visual Augmentation System (IVAS) per l’esercito statunitense.
Il progetto mirava a dotare i soldati di visori per la realtà aumentata per migliorare l’efficacia in combattimento, sebbene sia stato ripetutamente criticato per i difetti tecnologici. All’inizio di questo mese, Microsoft ha stretto una partnership con l’appaltatore della difesa Anduril Industries – fondato dall’enfant prodige Palmer Luckey, che realizzò il visore per la realtà virtuale Oculus – per continuare lo sviluppo di IVAS.
Microsoft sta alzando la posta in gioco in quella che è destinata a essere la prossima grande competizione tecnologica, al di là dell’attuale corsa all’Intelligenza Artificiale, scrive il New York Times. Gli scienziati hanno inseguito il sogno di un computer quantistico, una macchina che potrebbe sfruttare lo strano e incredibilmente potente comportamento delle particelle subatomiche o degli oggetti molto freddi, fin dagli anni ’80.
La corsa all’informatica quantistica si è intensificata a dicembre, quando Google ha presentato un computer quantistico sperimentale che ha impiegato appena cinque minuti per completare un calcolo che la maggior parte dei supercomputer non sarebbe riuscita a completare in 10 settilioni di anni, ovvero un tempo superiore all’età dell’universo conosciuto.
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Per comprendere il calcolo quantistico, è utile sapere come funziona un computer tradizionale. Uno smartphone, un laptop o un PC desktop si basa su minuscoli chip realizzati in semiconduttori, che sono materiali che conducono elettricità in alcune ma non in tutte le situazioni. Questi chip memorizzano ed elaborano numeri, sommandoli, moltiplicandoli e così via. Eseguono questi calcoli manipolando «bit» di informazioni. Ogni bit contiene un 1 o uno 0.
Un computer quantistico funziona in modo diverso. Un bit quantistico, o qubit, si basa sul curioso comportamento di particelle subatomiche o materiali esotici raffreddati a temperature estremamente basse.
Quando è estremamente piccolo o estremamente freddo, un singolo oggetto può comportarsi come due oggetti separati allo stesso tempo. Sfruttando quel comportamento, gli scienziati possono costruire un qubit che contiene una combinazione di 1 e 0. Ciò significa che due qubit possono contenere quattro valori contemporaneamente. E man mano che il numero di qubit cresce, un computer quantistico diventa esponenzialmente più potente.
Le aziende utilizzano una varietà di tecniche per costruire queste macchine. Negli Stati Uniti, la maggior parte, tra cui Google, costruisce qubit utilizzando superconduttori, che sono materiali che conducono l’elettricità senza perdere l’energia che trasmettono. Creano questi superconduttori raffreddando i metalli a temperature estremamente basse.
La tecnologia quantistica di Microsoft potrebbe fare un balzo in avanti rispetto ai metodi in fase di sviluppo presso Google. Come parte della sua ricerca, l’azienda ha costruito più qubit topologici all’interno di un nuovo tipo di chip per computer che combina i punti di forza dei semiconduttori che alimentano i computer classici con i superconduttori che sono tipicamente utilizzati per costruire un computer quantistico.
Quando un chip del genere viene raffreddato a temperature estremamente basse, si comporta in modi insoliti e potenti che Microsoft ritiene gli consentiranno di risolvere problemi tecnologici, matematici e scientifici che le macchine classiche non potrebbero mai risolvere. La tecnologia non è volatile come altre tecnologie quantistiche, ha affermato l’azienda, rendendo più facile sfruttarne la potenza.
«Alcuni si chiedono se Microsoft abbia raggiunto questo traguardo, e molti accademici di spicco hanno affermato che i computer quantistici non saranno pienamente realizzati prima di decenni. Ma gli scienziati di Microsoft hanno affermato che i loro metodi li aiuteranno a raggiungere il traguardo prima» scrive il NYT.
La tecnologia di Microsoft, descritta in dettaglio in un articolo di ricerca pubblicato sulla rivista scientifica Nature mercoledì scorso, aggiunge nuovo slancio a una corsa che potrebbe rimodellare il panorama tecnologico. Oltre ad accelerare il progresso in molti campi tecnologici e scientifici, un computer quantistico potrebbe essere abbastanza potente da violare la crittografia che protegge i segreti nazionali.
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«Ogni progresso è destinato ad avere implicazioni geopolitiche. Anche se gli Stati Uniti esplorano il calcolo quantistico principalmente attraverso aziende come Microsoft e un’ondata di start-up, il governo cinese ha affermato di investire 15,2 miliardi di dollari nella tecnologia. L’Unione Europea ha impegnato 7,2 miliardi di dollari» nota il giornale neoeboraceno.
Il futuro dell’informatica quantistica promette quindi grandi rivoluzioni anche per la nostra vita quotidiana.
Come può essere un mondo dove più nessun account informatico è al sicuro?
Cosa potrà fare un’Intelligenza Artificiale dotata di processori quantistici?
Domande a cui né Microsoft né il Pentagono sembrano davvero voler rispondere.
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Immagine screenshot da YouTube
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