Nuovo meccanismo per la Computazione quantistica

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Un nuovo meccanismo per realizzare computazione quantistica è stato recentemente messo a punto da una collaborazione internazionale di ricercatori a cui a afferisce Vittorio Giovannetti, docente della Normale in organico al gruppo di Fisica della materia condensata ed Informazione Quantistica della Scuola nonché affiliato NEST (la collaborazione vede coinvolti Daniel Burgarth dell’ universita di Aberystwyth nel Galles, Paolo Facchi e Saverio Pascazio dell’ università di Bari, e Hiromici Nakazato e Kazuya Yuasa della Waseda University di Tokyo). Se da un lato sono ormai trent’anni che in ambiente accademico è noto come sia in principio possibile sfruttare effetti quantomeccanici per costruire computer e sistemi di comunicazione piu efficienti e prestanti delle macchine attualmente a nostra disposizione, la realizzazione pratica di questi nuovi dispositivi presenta ancora oggi una serie di sfide tecnologiche eccezionali (i prototipi di computer quantici attualmente disponibili hanno tutti dimensioni troppo contenute per garantire una potenza computazionale competitiva con quella di un normale pc).

L’idea alla base della proposta teorica del lavoro in questione consiste nell’utilizzare il cosiddetto effetto Zenone quantistico per manipolare in modo controllato gli elementi di memoria del computer quantico. In base ai principi della Meccanica Quantistica in effetti è noto come il mero processo di osservazione di un sistema fisico possa in principio modificarne la dinamica. Nel caso dell’effetto Zenone, tale osservazione viene ripetuta in maniera frequente in modo tale da congelare alcuni gradi di libertà del sistema di interesse impedendo che essi evolvano nel tempo. Questo induce un confinamento efficace della memoria quantistica all’interno di un certo spazio di stati accessibili. Nel lavoro recentemente pubblicato su Nature Communication, Vittorio Giovannetti ed i suoi collaboratori mostrano come l’intero processo possa essere controllato esternamente in modo da forzare il sistema a compiere certe operazioni fondamentali che possono poi essere utilizzate per programmare il computer quantistico.

Pisa, 9 dicembre 2014

D.K. Burgarth, P. Facchi, V. Giovannetti, H. Nakazato, S. Pascazio e K. Yuasa, Exponential rise of dynamical complexity in quantum computing through projections, Nature Communications 5, 5173 (2014)

http://www.nature.com/ncomms/2014/141010/ncomms6173/full/ncomms6173.html