Una delle caratteristiche essenziali richieste per la realizzazione di un computer quantistico è l'entanglement quantistico. Un team di fisici dell'Università di Vienna e dell'Accademia austriaca delle scienze (ÖAW) introduce una nuova tecnica per rilevare l'entanglement anche in sistemi quantistici su larga scala con un'efficienza senza precedenti. Questo porta gli scienziati un passo avanti verso l'implementazione di un calcolo quantistico affidabile. I nuovi risultati sono di diretta rilevanza per le future generazioni di dispositivi quantistici e sono pubblicati nell'attuale numero della rivista Fisica della natura .

Il calcolo quantistico ha attirato l'attenzione di molti scienziati a causa del suo potenziale di superare le capacità dei computer standard per determinati compiti. Per la realizzazione di un computer quantistico, una delle caratteristiche più essenziali è l'entanglement quantistico. Questo descrive un effetto in cui diverse particelle quantistiche sono interconnesse in modo complesso. Se una delle particelle entangled è influenzata da una misurazione esterna, cambia anche lo stato dell'altra particella entangled, non importa quanto distanti possano essere l'uno dall'altro. Molti scienziati stanno sviluppando nuove tecniche per verificare la presenza di questa caratteristica quantistica essenziale nei sistemi quantistici. Sono stati testati metodi efficienti per sistemi contenenti solo pochi qubit, le unità di base dell'informazione quantistica. Però, l'implementazione fisica di un computer quantistico implicherebbe sistemi quantistici molto più grandi. Ancora, con metodi convenzionali, verificare l'entanglement in sistemi di grandi dimensioni diventa impegnativo e richiede tempo, poiché sono necessarie molte esecuzioni sperimentali ripetute.

Basandosi su un recente schema teorico, un team di fisici sperimentali e teorici dell'Università di Vienna e dell'ÖAW guidati da Philip Walther e Borivoje Dakić, insieme ai colleghi dell'Università di Belgrado, dimostrato con successo che la verifica dell'entanglement può essere intrapresa in modo sorprendentemente efficiente e in un tempo molto breve, rendendo così questo compito applicabile anche a sistemi quantistici su larga scala. Per testare il loro nuovo metodo, hanno prodotto sperimentalmente un sistema quantistico composto da sei fotoni entangled. I risultati mostrano che solo poche prove sperimentali sono sufficienti per confermare la presenza di entanglement con una confidenza estremamente elevata, fino al 99,99 percento.

Il metodo verificato può essere compreso in modo piuttosto semplice. Dopo che un sistema quantistico è stato generato in laboratorio, gli scienziati scelgono con cura misurazioni quantistiche specifiche che vengono poi applicate al sistema. I risultati di queste misurazioni portano a confermare o negare la presenza di entanglement. "È in qualche modo simile a porre alcune domande sì-no al sistema quantistico e annotare le risposte fornite. Più risposte positive vengono date, maggiore è la probabilità che il sistema mostri entanglement, "dice Valeria Saggio, primo autore della pubblicazione in Fisica della natura . Sorprendentemente, la quantità di domande e risposte necessarie è estremamente bassa. La nuova tecnica si rivela ordini di grandezza più efficiente rispetto ai metodi convenzionali.

Inoltre, in alcuni casi il numero di domande necessarie è addirittura indipendente dalle dimensioni del sistema, confermando così la potenza del nuovo metodo per futuri esperimenti quantistici.

Mentre l'implementazione fisica di un computer quantistico deve ancora affrontare varie sfide, nuovi progressi come l'efficiente verifica dell'entanglement potrebbero fare un passo avanti nel campo, contribuendo così al progresso delle tecnologie quantistiche.