Nel film del 2018 Avengers:Infinity War , una scena mostrava il Dr. Strange che esaminava 14 milioni di possibili futuri per cercare un'unica linea temporale in cui gli eroi avrebbero vinto. Forse avrebbe avuto un momento più facile con l'aiuto di un computer quantistico. Un team di ricercatori della Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) e la Griffith University in Australia hanno costruito un prototipo di dispositivo quantistico in grado di generare tutti i possibili futuri in una sovrapposizione quantistica simultanea.

"Quando pensiamo al futuro, ci troviamo di fronte a una vasta gamma di possibilità, " spiega l'assistente professore Mile Gu di NTU Singapore, che ha guidato lo sviluppo dell'algoritmo quantistico alla base del prototipo "Queste possibilità crescono in modo esponenziale man mano che ci addentriamo nel futuro. Ad esempio, anche se abbiamo solo due possibilità tra cui scegliere ogni minuto, in meno di mezz'ora ci sono 14 milioni di possibili futuri. In meno di un giorno, il numero supera il numero di atomi nell'universo." Quello che lui e il suo gruppo di ricerca hanno realizzato, però, era che un computer quantistico può esaminare tutti i possibili futuri ponendoli in una sovrapposizione quantistica - simile al famoso gatto di Schrödinger, che è contemporaneamente vivo e morto.

Per realizzare questo schema, hanno unito le forze con il gruppo sperimentale guidato dal professor Geoff Pryde alla Griffith University. Insieme, il team ha implementato un processore di informazioni quantistiche fotoniche appositamente ideato in cui i potenziali risultati futuri di un processo decisionale sono rappresentati dalle posizioni dei fotoni, le particelle quantistiche di luce. Hanno poi dimostrato che lo stato del dispositivo quantistico era una sovrapposizione di molteplici potenziali futuri, ponderati per la loro probabilità di accadimento.

"Il funzionamento di questo dispositivo è ispirato al premio Nobel Richard Feynman, "dice la dottoressa Jayne Thompson, un membro della squadra di Singapore. "Quando Feynman iniziò a studiare la fisica quantistica, si rese conto che quando una particella viaggia dal punto A al punto B, non segue necessariamente un unico percorso. Anziché, attraversa simultaneamente tutti i possibili percorsi che collegano i punti. Il nostro lavoro estende questo fenomeno e lo sfrutta per modellare i futuri statistici".

La macchina ha già dimostrato un'applicazione:misurare quanto la nostra propensione verso una scelta specifica nel presente influisca sul futuro. "Il nostro approccio è sintetizzare una sovrapposizione quantistica di tutti i possibili futuri per ogni bias". spiega Farzad Ghafari, un membro del gruppo sperimentale, "Interferendo tra loro queste sovrapposizioni, possiamo evitare completamente di guardare individualmente ogni possibile futuro. Infatti, molti attuali algoritmi di intelligenza artificiale (AI) imparano vedendo come piccoli cambiamenti nel loro comportamento possono portare a diversi risultati futuri, quindi le nostre tecniche possono consentire alle IA potenziate quantistiche di apprendere l'effetto delle loro azioni in modo molto più efficiente".

Il team osserva mentre il loro attuale prototipo simula al massimo 16 futuri contemporaneamente, l'algoritmo quantistico sottostante può in linea di principio scalare senza limiti. "Questo è ciò che rende il campo così eccitante, " dice Pryde. "Ricorda molto i computer classici degli anni '60. Proprio come pochi potevano immaginare i molti usi dei computer classici negli anni '60, siamo ancora molto all'oscuro di ciò che i computer quantistici possono fare. Ogni scoperta di una nuova applicazione fornisce ulteriore impulso al loro sviluppo tecnologico."

Il lavoro è presentato in un prossimo articolo sulla rivista Comunicazioni sulla natura .