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Trasformare l'elaborazione quantica in realtà

Nell'ambito di un progetto di ricerca sono stati studiati metodi di applicazione delle teorie dei vari rami della scienza quantistica ai processi di elaborazione delle informazioni. Attraverso una combinazione tra la materia condensata e i sistemi ottico-quantistici, l'iniziativa ha analizzato le tecnologie fisiche che potrebbero avere un profondo impatto sui sistemi di comunicazione che permeano la nostra società.
Trasformare l'elaborazione quantica in realtà
I problemi che affliggono da anni i sistemi informativi odierni potrebbero essere risolti in pochi minuti mediante lo sfruttamento dei comportamenti della materia e dell'energia a livello atomico e subatomico. L'impatto della rivoluzione delle informazioni quantistiche (QI) sarà enorme e riguarderà campi diversificati come quello delle comunicazioni sicure e della modellizzazione complessa ai fini della produzione di materiali e di farmaci in laboratorio.

Tuttavia, agli scienziati spetta ancora il compito di identificare i sistemi quantistici controllabili per offrire un sostegno fisico ai processi di elaborazione delle informazioni quantistiche. Il progetto di ricerca THECONSINT ("Theory of quantum computation and many-body simulation with novel quantum technologies"), finanziato dall'UE, è stato concepito allo scopo di perfezionare gli studi mediante lo sfruttamento dei recenti progressi sul piano dell'utilizzo dei modi quantici. Contrariamente ai bit quantistici, che possono assumere solo due stati, i modi possono assumerne teoricamente un numero infinito. Tuttavia, a oggi, non è stato possibile controllare una quantità sufficientemente elevata di tali fenomeni.

L'iniziativa ha analizzato i vantaggi potenziali delle tecnologie quantistiche di recente concezione, tra cui l'elettrodinamica quantistica dei circuiti, gli oscillatori optomeccanici e le trappole ioniche, producendo un nuovo sistema di misurazione basato su un metodo di definizione della tomografia quantistica di una rete di variabili confinate.

La ricerca ha condotto alla creazione di approcci innovativi alla computazione quantistica, mediante la produzione dello stato di aggregazione, con l'introduzione di una serie di hamiltoniani distanziati e locali il cui unico stato fondamentale è rappresentato dell'aggregazione delle variabili continue. Un secondo approccio sequenziale riduce la necessità di preservare la coerenza di uno stato considerevolmente intrecciato nella computazione e contribuisce al contenimento del rumore.

Il lavoro progettuale ha consentito di approfondire le conoscenze scientifiche in questo campo e di sperimentare il metodo di computazione quantistica basato sulla misurazione che sfrutta le sinergie tra le informazioni quantistiche e i sistemi multicorpo.

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