Con il loro potenziale per eseguire calcoli ben oltre la portata dei supercomputer convenzionali, ci si aspetta che le macchine che sfruttano determinati fenomeni della fisica quantistica cambino il modo in cui il mondo risolve problemi complessi. Aiuteranno gli scienziati a sviluppare celle solari più efficienti e farmaci più efficaci, e persino avere un impatto sull'intelligenza artificiale. Questo perché a differenza dei computer di oggi che funzionano manipolando i bit binari esistenti in uno dei due stati, uno 0 o un 1, i computer quantistici usano i qubit, o bit quantistici. Questi rappresentano uno stato di un atomo o di una particella elementare (come lo spin) con la capacità di memorizzare più valori contemporaneamente, un fenomeno noto come sovrapposizione.

Tali sistemi implicano la nozione di entanglement quantistico, ciò che Albert Einstein una volta chiamava azione spettrale a distanza. Non possono essere descritti indipendentemente l'uno dall'altro, indipendentemente da quanto siano distanti. Grazie a questa proprietà di entanglement, i singoli qubit potrebbero essere collegati tra loro in modo tale da poter possedere informazioni sul resto del registro. Ciò consente ai computer quantistici di elaborare i dati simultaneamente rispetto a quelli sequenziali, eseguire algoritmi a tempo di record. Però, è una vera sfida generare entanglement e gestire i qubit.

Partecipa al progetto RYSQ, finanziato dall'UE, che ha compiuto grandi passi avanti nel migliorare la comprensione da parte degli scienziati dei sistemi quantistici a molti corpi. Il progetto si è concluso nel 2018, ma un team di scienziati, sviluppatori di giochi, designer e artisti visivi con sede presso l'Università di Aarhus, partner del progetto, hanno recentemente sviluppato un modo divertente di insegnare le dinamiche coinvolte nei sistemi complessi. Il team ritiene che il suo gioco e simulatore chiamato Rydbergator potrebbe essere utile per il campo dell'informatica quantistica.

Come funziona?

Il gioco si concentra su atomi che interagiscono tra loro a grande distanza. Come si può vedere sul sito web della squadra, il gioco utilizza il modello dell'atomo del fisico danese Niels Bohr in cui gli elettroni all'interno degli atomi saltano tra diversi stati. Questi sono noti come stato fondamentale e stato eccitato. Lo stato fondamentale si riferisce al livello di energia normalmente occupato da un elettrone. Se gli viene data energia extra, Per esempio, se assorbe un fotone o un pacchetto di luce, o si scontra con un atomo o una particella vicini, un elettrone può eccitarsi.

Lo stesso sito web afferma:"Il modello tiene conto delle indagini spettroscopiche dello scienziato svedese Johannes Rydberg, e in particolare, rivela che gli elettroni possono orbitare attorno al nucleo atomico a grande distanza, proprio come i pianeti esterni del sistema solare. Tali orbite sono indicate come stati di Rydberg, con l'elettrone atomico posto su un'orbita lontana dal nucleo ionico." Quando ciò accade, anche gli elettroni in altri atomi lontani sono influenzati nel loro movimento, e questo si traduce in schemi complessi di atomi di stato fondamentale ed eccitato in grandi insiemi atomici.

Il progetto triennale Rydberg Quantum Simulators (RYSQ) è stato istituito per sfruttare la versatilità degli atomi di Rydberg al fine di affrontare una varietà di simulazioni quantistiche. Un video presenta le caratteristiche del gioco e invita lo spettatore a esplorare il gioco e simulare l'eccitazione degli atomi negli stati di Rydberg.