Quando si tratta di studiare i sistemi di trasporto, mercati azionari e il tempo, la meccanica quantistica è probabilmente l'ultima cosa che mi viene in mente. Però, gli scienziati della Griffith University in Australia e della Nanyang Technological University di Singapore hanno appena eseguito un esperimento di "prova di principio" che mostra che quando si tratta di simulare processi così complessi nel mondo macroscopico, la meccanica quantistica può fornire un vantaggio inaspettato.

Il professor Geoff Pryde di Griffith, chi ha guidato il progetto, afferma che tali processi potrebbero essere simulati utilizzando un "hard disk quantico", molto più piccolo della memoria richiesta per le simulazioni convenzionali.

"Stephen Hawking una volta ha affermato che il 21° secolo è il 'secolo della complessità', come molti dei problemi più urgenti di oggi, come la comprensione del cambiamento climatico o la progettazione di sistemi di trasporto, coinvolgere enormi reti di componenti interagenti, " lui dice.

"La loro simulazione è quindi immensamente impegnativa, richiedendo l'archiviazione di quantità di dati senza precedenti. Quello che i nostri esperimenti dimostrano è che una soluzione potrebbe venire dalla teoria quantistica, codificando questi dati in un sistema quantistico, come gli stati quantistici della luce."

Einstein una volta disse che "Dio non gioca a dadi con l'universo, " esprimendo il suo disprezzo con l'idea che le particelle quantistiche contengano casualità intrinseca.

"Ma gli studi teorici hanno dimostrato che questa casualità intrinseca è proprio l'ingrediente giusto necessario per ridurre il costo della memoria per la modellazione di statistiche parzialmente casuali, "dice il dottor Mile Gu, un membro del team che ha sviluppato la teoria iniziale.

In contrasto con il solito sistema di memorizzazione binaria - gli zeri e gli uno dei bit - i bit quantistici possono essere contemporaneamente 0 e 1, un fenomeno noto come sovrapposizione quantistica.

I ricercatori, nel loro articolo pubblicato in Progressi scientifici , diciamo che questa libertà consente ai computer quantistici di memorizzare molti stati diversi del sistema simulato in diverse sovrapposizioni, utilizzando meno memoria complessiva rispetto a un computer classico.

Il team ha costruito un simulatore quantistico di prova di principio utilizzando un fotone, una singola particella di luce, che interagisce con un altro fotone.

Hanno misurato i requisiti di memoria di questo simulatore, e lo ha confrontato con i requisiti di memoria fondamentali di un simulatore classico, quando utilizzato per simulare processi parzialmente casuali specificati.

I dati hanno mostrato che il sistema quantistico potrebbe completare il compito con molte meno informazioni memorizzate rispetto al computer classico, un fattore di 20 miglioramenti nel punto migliore.

"Sebbene il sistema fosse molto piccolo - anche la simulazione ordinaria richiedeva solo un singolo bit di memoria - ha dimostrato che si possono ottenere vantaggi quantistici, "dice Pride.

"Teoricamente, grandi miglioramenti possono essere realizzati anche per simulazioni molto più complesse, e uno degli obiettivi di questo programma di ricerca è far avanzare le dimostrazioni a problemi più complessi".