Controllo di qualità per i simulatori quantistici
Nel corso degli ultimi due decenni, gli scienziati hanno ottenuto impressionanti progressi verso lo sviluppo di un computer quantistico per uso generico. Tuttavia, un tale dispositivo, con il potere di risolvere problemi in una frazione del tempo necessario ai supercomputer più veloci del mondo, è ancora lontano dall’essere realizzabile. Vi è una sorta di stadio intermedio che oggi è a portata di mano: i simulatori quantistici. Facendo uso di fenomeni quantistici, questi dispositivi possono risolvere compiti specifici non trattabili efficacemente con i metodi convenzionali. Con il sostegno dell’UE, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo metodo di certificazione per i simulatori quantistici fotonici. Questi sistemi a molti corpi controllabili utilizzano le proprietà meccaniche quantistiche dei fotoni come l’entanglement e la sovrapposizione allo scopo di fornire conoscenze di altri sistemi quantistici. Lo scopo del progetto REQS (Reliable quantum simulators) è quello di assicurare che tali sistemi funzionino correttamente. Gli scienziati hanno studiato le prestazioni di simulazioni quantistiche a fotoni aventi piccole dimensioni inerenti al processo di raffreddamento di un sistema hamiltoniano sotto condizioni di laboratorio realistiche. È stata valutata anche la robustezza delle simulazioni quantistiche di campionamento dei bosoni, le quali potrebbero offrire una scorciatoia al fine di ottenere una maggiore velocità in quanto a computazione quantistica. Il campionamento dei bosoni coinvolge una rete di separatori di fascio, la quale converte un insieme di fotoni in arrivo agli ingressi in un secondo insieme, attraverso una serie di porte di uscita. Il compito della rete lineare ottica quantistica riguarda la comprensione della probabilità riguardante la specifica uscita ottenuta da una determinata configurazione di ingresso. Il metodo piuttosto semplice ma matematicamente rigoroso per la certificazione affidabile di una vasta famiglia di simulatori quantistici fotonici è stato sviluppato su questa base. Gli scienziati hanno derivato il limite inferiore di precisione per gli stati a più bosoni e hanno introdotto la nozione di nullificatori di stato non gaussiani. Ad oggi, la maggior parte dello sforzo è stato effettuato per la realizzazione di tecnologie quantistiche, mentre la certificazione ha ricevuto scarsa attenzione. Sebbene sia su misura per i dispositivi ottici, il metodo REQS potrebbe aprire la strada per dimostrare che i dispositivi quantistici sono all’altezza delle loro aspettative.
Parole chiave
Controllo di qualità, simulatore quantistico, sistemi a molti corpi, computer quantistico, metodo di certificazione