È stato sviluppato un simulatore quantistico digitale!
I fenomeni fisici sono spesso descritti da equazioni troppo complicate da risolvere, per questo i fisici utilizzano simulazioni computerizzate dei modelli. Questo metodo non è applicabile ai sistemi quantistici a causa della limitata potenza di elaborazione dei computer classici. Il numero di parametri ed equazioni che descrivono uno stato quantistico e la relativa dinamica cresce esponenzialmente con il numero di particelle coinvolte. Gli scienziati impegnati nel progetto UQSI ("Universal quantum simulation with trapped ions") hanno esplorato un approccio alternativo per i sistemi quantistici. In particolare, hanno costruito un sistema quantistico altamente controllabile in grado di eseguire le simulazioni. Questo simulatore quantistico si basa su una stringa di sei ioni calcio. La descrizione matematica del fenomeno da esaminare viene programmata utilizzando una serie di impulsi laser per eseguire i calcoli quantistici con gli ioni. Come vettori di bit quantistici (qubit), sono stati utilizzati atomi di calcio altamente raffreddati ed elettricamente intrappolati. Lo stato iniziale del sistema da indagare è stato codificato in questi qubit. Le dinamiche sono state approssimate con una sequenza di 100 porte quantistiche. L'evoluzione a tempo pieno di reti di particelle interagenti, che sono modelli di magnetismo e presentano dinamiche ricche, è stata simulata in modo efficiente. Un ulteriore vantaggio è la possibilità di programmare il simulatore quantistico USQI per simulare qualsiasi sistema fisico. I ricercatori dell'Accademia austriaca delle scienze di Innsbruck stanno attuando la prossima generazione di simulazioni quantistiche utilizzando fino a 50 ioni calcio con il simulatore USQI. Il lavoro di ricerca svolto nel corso del progetto USQI è stato pubblicato online sulla rivista Science(si apre in una nuova finestra) e presentato in diverse conferenze internazionali.
