Un altro passo verso il computer quantistico

La notizia è stata pubblicata su Physical Review Letter (DOI: 10.1103/PhysRevLett. 120.260502) (IA). Ricercatori cinesi hanno raggiunto un risultato straordinario correlando quantisticamente tra loro ben sei particelle ‒ i fotoni, i quanti fondamentali del campo elettromagnetico ‒ ottenendo ben diciotto qubit!

Andiamo con ordine. L’indeterminazione quantistica offre maggiori possibilità rispetto all’unità fondamentale di informazione che si usa nei computer, il bit, che può valere solo 0 o 1. Il “quantum bit” (qubit) può mettere a disposizione una gamma molto più ampia di valori, distribuiti secondo un criterio probabilistico. Il nuovo risultato in realtà non è che una estensione delle ricerche in questo settore: non molto tempo fa si è infatti raggiunto un obiettivo basilare sull’intrappolamento dei qubit necessario per la costruzione di memorie. Per approfondimento, ci si può riferire alla mia nota in questo blog: “Metti un gatto (di Schrödinger) nel computer”.

In quest’ultimo caso, si è ottenuta una correlazione tra sei particelle, sei fotoni. La correlazione non è solo un modo di dire, è un vero e proprio fenomeno chiamato “entanglement” (mia nota, cit.), secondo il quale due particelle che hanno avuto una interazione reciproca, anche se successivamente si troveranno a distanze cosmologiche, continueranno a essere “legate”: ciò che accade a uno stato dell’una, questo si rifletterà istantaneamente anche su uno stato complementare dell’altra.

In tale ricerca, per ottenere tale grado di entanglement multiplo simultaneo si sono utilizzate tre “proprietà” fisiche caratteristiche indipendenti del fotone. Chiamiamole “stati”, o anche gradi di libertà. Tre gradi di libertà per sei particelle fanno diciotto stati, cioè diciotto qubit. Ma non è tutto!

Operazioni di logica quantistica reversibile tra i diversi gradi di libertà dei fotoni, con una precisione e una efficienza vantaggiose, consenteno la lettura simultanea di 2¹⁸ = 262 144 combinazioni di risultati dello stato di 18 qubit.

Ci sono stati altri tentativi utilizzando anche un numero maggiore di qubit ma non in stati entangled simultanei. Questo è il primo esperimento con un numero così elevato di particelle entangled.

Lo sviluppo della ricerca in questo settore prosegue a ritmi serrati. E sia avvicina sempre di più la possibilità di arrivare alla completezza del calcolo quantistico aprendo scenari davvero ancora tutti da immaginare per i futuri computer quantistici generalisti.