AWS- Quantum Compute Cloud – QC2
Amazon AWS pubblica l’ultimo prodotto, il Quantum Compute Cloud, o QC2 in breve.
E’ il primo computer quantistico pronto per andare in produzione. Possiamo usarlo per risolvere determinati tipi di problemi di matematica e logica con velocità mozzafiato.
I computer ordinari usano collezioni di bit per rappresentare i loro stati. Ogni bit è definitivamente 0 o 1, e il numero di stati possibili è 2n. 1 bit può essere in uno dei 2 stati, 2 bit possono essere in uno dei 4 stati, e così via.
I computer quantistici come l’QC2 utilizzano una rappresentazione più sofisticata dei dati nota come qubit o quantum bit. Ogni qubit esiste in tutti i suoi possibili stati contemporaneamente, ma la probabilità che un qubit può essere in uno degli stati può cambiare. I computer Quantici lavorano manipolando la distribuzione di probabilità di ogni stato.
Come si programma un computer quantistico? Con algoritmi quantistici, naturalmente. Quasi tutto quello che si sa circa la programmazione tradizionale diventa obsoleta quando si passa alla QC2. Bisogna pensare in termini di probabilità, le distribuzioni di probabilità, e così via. Date un’occhiata alle algoritmo di Shor per trovare i fattori primi ad avere una idea della potenza di un computer quantistico.
Stanno lavorando inoltre al supporto per il linguaggio QCL di Bernhard Omer. Vediamo le sue tesi sulla programmazione strutturata Quantica per saperne di più. Ecco un esempio di codice QCL:
Dopo aver lanciato un istanza QC2 e caricato il nostro algoritmo, si deve campionare l’output (noto anche come “collasso dello stato quantistico“) per recuperare la distribuzione di probabilità che rappresenta la giusta risposta. Potremo fare questa operazione più di una volta per problemi particolari al fine di aumentare la fiducia nella soluzione. Il collasso dello stato quantistico è un’operazione distruttiva (proprio come la lettura da una memoria a nuclei magnetici); assicuriamoci di tenerne conto nel nostro algoritmo. In effetti, la risposta non esiste finché non viene richiesta.
Fino ad ora, il più grande computer quantistico conteneva meno di 8 qubit. AWS è riuscita a spingere questo valore fino alla 32 nella prima generazione di QC2. Questo ci permetterà di rappresentare i problemi con un massimo di 232 stati diversi.
Stanno lanciando il QC2 nei datacenter US East in più availability zones.
La versione di QC2 è beta limitata.
English
Italiano
Una interessante news dalla Cina:
Il concetto di teletrasporto quantico è un po’ differente dal teletrasporto tradizionale al quale Star Trek ci ha abituati: non si tratta di spostare da un punto A ad un punto B un oggetto o un fotone, ma si tratta di sfruttare una particolarità del fenomeno definito “entaglement”, che misteriosamente lega a distanza due oggetti, siano essi ioni o fotoni, senza alcuna apparente connesione.
Fino ad ora, il teletrasporto quantico non era stato mai sperimentato su distanze medio-lunghe, rimanendo un esperimento confinato tra le mura di un laboratorio. Ma e di ieri la notizia che si è appena giunti ad una pietra miliare del teletrasporto quantico: il teletrasporto ad una distanza di 10 miglia, circa 16 km, effettuato dai ricercatori del Hefei National Laboratory for Physical Sciences, Cina.
Cosa significa? Significa che siamo più vicino ad una nuova era delle telecomunicazioni, in cui non serviranno i canali ed i segnali tradizionali per trasportare informazioni da un punto all’altro della Terra, o addirittura dello spazio. Oltre ad aver effettuato un ulteriore passo avanti in prospettiva della realizzazione del cosidetto quantum computing.
Il teletrasporto quantico di fotoni (o ioni) prevede di trasferire lo stato di un fotone ad un altro, distante da quello iniziale. Come “stato” possiamo immaginarsi “acceso” o “spento”, per semplificare le cose; quando il fotone A è in stato “acceso”, anche il fotone B, benchè separato nello spazio e non connesso attraverso alcun sistema tradizionale di comunicazione, cambia stato, coerentemente con quello del fotone di partenza.
I fotoni legati attraverso uno stato quantico sono come connessi da un filo invisibile: quando uno cambia stato, anche l’altro cambia allo stesso modo, contemporaneamente. Einstein definì questo effetto come “una sinistra azione a distanza”.
In passato era stato possibile sfruttare l’entaglement per connettere due o più fotoni, in modo tale che condividessero lo stesso stato a distanza. Si è sempre trattato tuttavia di distanze misurabili in metri, non in centinaia, ma in decine. A dire il vero, esperimenti di teletrasporto quantico per qualche centinaio di metri sono stati fatti in passato, ma sfruttando la fibra ottica come canale per evitare interferenze nello stato dei fotoni.
In questo caso però, i fotoni sono stati “legati” attraverso un tunnel di 10 miglia privo di fibre ottiche, senza utilizzo di alcun medium fisico, e con una fedeltà dell’ 89%. Abbastanza per trasmettere informazioni, ma non sufficiente per le future applicazioni di crittografia, la trasmissione di dati, o per l’eventuale teletrasporto di qualcosa di più corposo di uno ione.
Fonte: http://www.ditadifulmine.com/2010/05/teletrasporto-quantico-per-16.html
News dal mondo del quantum computing.
Quantum mechanics enables perfectly secure cloud computing.
Researchers have succeeded in combining the power of quantum computing with the security of quantum cryptography and have shown that perfectly secure cloud computing can be achieved using the principles of quantum mechanics. They have performed an experimental demonstration of quantum computation in which the input, the data processing, and the output remain unknown to the quantum computer. The international team of scientists will publish the results of the experiment, carried out at the Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) at the University of Vienna and the Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI), in the forthcoming issue of Science.
Quantum computers are expected to play an important role in future information processing since they can outperform classical computers at many tasks. Considering the challenges inherent in building quantum devices, it is conceivable that future quantum computing capabilities will exist only in a few specialized facilities around the world – much like today’s supercomputers. Users would then interact with those specialized facilities in order to outsource their quantum computations. The scenario follows the current trend of cloud computing: central remote servers are used to store and process data – everything is done in the “cloud.” The obvious challenge is to make globalized computing safe and ensure that users’ data stays private.
The latest research, to appear in Science, reveals that quantum computers can provide an answer to that challenge. “Quantum physics solves one of the key challenges in distributed computing. It can preserve data privacy when users interact with remote computing centers,” says Stefanie Barz, lead author of the study. This newly established fundamental advantage of quantum computers enables the delegation of a quantum computation from a user who does not hold any quantum computational power to a quantum server, while guaranteeing that the user’s data remain perfectly private. The quantum server performs calculations, but has no means to find out what it is doing – a functionality not known to be achievable in the classical world.
The scientists in the Vienna research group have demonstrated the concept of “blind quantum computing” in an experiment: they performed the first known quantum computation during which the user’s data stayed perfectly encrypted. The experimental demonstration uses photons, or “light particles” to encode the data. Photonic systems are well-suited to the task because quantum computation operations can be performed on them, and they can be transmitted over long distances.
The process works in the following manner. The user prepares qubits – the fundamental units of quantum computers – in a state known only to himself and sends these qubits to the quantum computer. The quantum computer entangles the qubits according to a standard scheme. The actual computation is measurement-based: the processing of quantum information is implemented by simple measurements on qubits. The user tailors measurement instructions to the particular state of each qubit and sends them to the quantum server. Finally, the results of the computation are sent back to the user who can interpret and utilize the results of the computation. Even if the quantum computer or an eavesdropper tries to read the qubits, they gain no useful information, without knowing the initial state; they are “blind.”
More information: “Demonstration of Blind Quantum Computing” Stefanie Barz, Elham Kashefi, Anne Broadbent, Joseph Fitzsimons, Anton Zeilinger, Philip Walther. DOI: 10.1126/science.1214707
Provided by University of Vienna (news : web)
Fonte
http://www.physorg.com/news/2012-01-quantum-mechanics-enables-perfectly-cloud.html
Computer quantico nella nuvola? Riservatissimo
Un team di ricercatori internazionale descrive un sistema in cui l’impiego dei computer quantici e dei server remoti permette di processare informazioni nella più assoluta segretezza
Roma – Un team internazionale di ricercatori disseminati fra Vienna, Edimburgo, Singapore e Dublino ha messo alla prova un sistema di quantum computing che garantirebbe il massimo della privacy e della sicurezza nell’elaborare informazioni usando server remoti.
Nella nuova ricerca internazionale il computer quantico incontra il cloud computing: il processing dei dati viene eseguito in remoto, su informazioni di cui il client (anch’esso quantico) non ha modo di sapere alcunché, né sull’input, né sulle operazioni eseguite, né sull’output finale.
Il data processing quantico-remoto avviene insomma in una vera e propria “black box”, che nel caso dell’esperimento dei ricercatori funziona su principi ottici (fotoni): all’utente spetta preparare il qubit (l’unità di dati fondamentale nei computer quantici) iniziale in uno stato noto solo a lui, per inviarlo poi al quantum computer che fa l’entanglement secondo uno “schema standard”.
Il tipo di calcoli previsti dal sistema è basato sulla semplice misurazione dello stato del qubit: l’utente stabilisce istruzioni precise per quale tipo di misurazione fare sui qubit e le invia al server remoto, che interpreta le istruzioni e le spedisce indietro per l’utente che può interpretarle e utilizzarle come preferisce.
I ricercatori sostengono che in un simile sistema non è possibile intercettare le comunicazioni, perché senza conoscere lo stato iniziale del qubit non si potrebbe interpretare correttamente l’output proveniente dal server remoto.
Fonte:
http://punto-informatico.it/3406711/PI/News/computer-quantico-nella-nuvola-riservatissimo.aspx