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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
CALCOLO QUANTISTICO E INFORMAZIONE QUANTISTICA; TRAPPOLE MULTIPLE; TRAPPOLE DI PENNING; RETICOLI OTTICI; CONDENSAZIONE DI BOSE-EINSTEIN; MISURE QUANTISTICHE; CONTROLLO QUANTISTICO; TRANSIZIONE DI FASE QUANTISTICA; INTRECCIAMENTO QUANTISTICO

Calcolo quantistico con particelle confinate, neutre o cariche

Università di Pisa
Abstract
Lo scopo del presente progetto è di contribuire significativamente, sia dal punto di vista sperimentale che da quello teorico, allo sviluppo del calcolo quantistico utilizzando strutture confinate spazialmente di particelle neutre o cariche. La possibilità di implementare schemi realistici di computazione e informazione quantistica in strutture spazialmente confinate basate su atomi neutri o cariche (ioni od elettroni) trova giustificazione e fondamento nel recente, impetuoso sviluppo della manipolazione coerente basata su differenti tecniche. Questo Progetto è rivolto alla costruzione, alla caratterizzazione, alla modellizzazione ed all'utilizzo di strutture spazialmente confinate che contengono un elevato numero di qu-bits basati su particelle neutre o cariche. Si intende ottenere progressi originali nel settore della computazione quantistica sia con atomi neutri ultrafreddi, che con cariche elettriche, realizzando una complementarità ottimale ed un efficace trasferimento di modelli e conoscenze.
Un elemento centrale è lo sviluppo di strutture spaziali basate su micro multi-trappole di Penning con caratteristiche controllabili singolarmente, ciascuna contenente un solo ione oppure un singolo elettrone, con le operazioni a due qu-bits da realizzare attraverso l'accoppiamento del moto delle cariche. Un'altra attività sperimentale di questo Progetto è diretta all'utilizzo dei reticoli ottici per il confinamento di atomi ultrafreddi al fine di eseguire operazioni di >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Ennio ARIMONDO Università di PISA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Stimolati dalle nuove idee emergenti nel campo del calcolo quantistico, della elaborazione quantistica, della comunicazione quantistica, dell'informazione quantistica, sul piano internazionale esiste al momento presente un grande sforzo di ricerca per esplorare i meccanismi fisici che possono facilitare un forte, coerente accoppiamento di sistemi quantistici controllati, e quindi di utilizzarli per le operazioni fra gli elementi di base, i qu-bits, come richiesto per la realizzazione della computazione quantistica. Sul lungo termine questo vasto campo di ricerca ha la potenzialità per importanti ricadute tecnologiche. Pertanto tale campo sta attirando enorme interesse di ricerca in tutto il mondo con cospicui investimenti da parte di tutte le nazioni tecnologicamente avanzate. Per arrivare alla costruzione di un sistema in grado di effettuare calcolo quantistico si richiede l'attuazione di differenti operazioni, come l'inizializzazione logica dei qu-bits, la realizzazione delle operazioni logiche elementari, la lettura dei qu-bits individuali. Queste operazioni devono essere effettuate in condizioni di grande tcontrollo, a partire da un controllo a livello tecnologico classico sino ad un controllo a livello completamento quantistico.
Differenti sistemi di fisica atomica, di fisica molecolare o di fisica dello stato solido sono attualmente considerati come elementi utili per la realizzazione di qubits.
Scopo del presente programma di ricerca è di contribuire >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
E' stato dimostrato circa dieci anni fa che una computazione quantistica (basata sull'uso diretto dei principi della meccanica quantistica) permette di risolvere in maniera molto più efficiente alcuni dei problemi che sono attualmente risolti dai calcolatori attraverso metodi di calcolo basati sulle leggi della meccanica classica. Negli odierni calcolatori l'elemento di memoria di base corrisponde al cosiddetto bit che può assumere valori di 0 od 1 di una base di computazione binaria. Nei calcolatori quantistici invece le informazioni sono memorizzate e trattate non più su elementi binari di circuiti elettronici ma su atomi, molecole o gruppi di questi. In questo caso, le leggi della meccanica quantistica comportano che oltre ai due stati che costituiscono la base binaria, sia possible utilizzare per la computazione anche un qualunque stato che sia sovrapposizione quantistica degli stati della base [1,2].
La tecnologia del calcolo quantistico si basa sull'uso massiccio delle proprietà fondamentali della meccanica quantistica. La maggiore efficienza dei calcolatori quantistici implica che problemi in questo momento risolvibili attraverso anni di calcolo sui più potenti calcolatori che esistono, potranno essere risolti dai calcolatori quantistici in tempi brevissimi. Questa maggiore potenza di calcolo implicherà una trasformazione radicale nelle possibilità offerte per la analisi di complessi problemi di previsione, per esempio in economia, in meteorologia, in scienze >>>