Le tecnologie di comunicazione e calcolo basate sui quanti promettono applicazioni senza precedenti, come comunicazioni incondizionatamente sicure, sensori ultra precisi, e computer quantistici in grado di risolvere problemi specifici con un livello di efficienza impossibile da raggiungere dai computer classici. Recentemente, i computer quantistici sono anche concepiti come nodi in una rete di dispositivi quantistici, dove le connessioni sono stabilite tramite canali quantistici e i dati sono sistemi quantistici che fluiscono attraverso la rete, ponendo così le basi per una futura "internet quantistica".

Con la progettazione di queste reti di informazione quantistica arrivano nuove sfide teoriche, dato che è necessario stabilire protocolli di trattamento delle informazioni automatizzati ottimizzati per lavorare con i dati quantistici, allo stesso modo in cui le attuali reti di comunicazione gestiscono automaticamente le informazioni.

I ricercatori UAB hanno dovuto affrontare per la prima volta una di queste sfide:il problema dell'ordinamento dei dati da una rete di sistemi quantistici in base allo stato in cui sono stati preparati. I ricercatori hanno ideato una procedura ottimale in grado di identificare gruppi di sistemi quantistici preparati in modo identico.

Il protocollo sviluppato dai ricercatori dell'UAB mostra una connessione naturale a un caso d'uso archetipico dell'apprendimento automatico classico:raggruppare campioni di dati a seconda che condividano una comune distribuzione di probabilità sottostante. Il problema è simile a come un computer classico discerne l'origine di suoni diversi catturati contemporaneamente da un microfono posto per strada. Il computer può riconoscere schemi e discernere una conversazione, traffico, e un musicista di strada. Però, a differenza delle onde sonore, identificare i modelli nei dati quantistici è molto più impegnativo, poiché una semplice osservazione fornisce solo informazioni parziali e degrada irrimediabilmente i dati nel processo.

I fisici dell'UAB sono stati anche in grado di confrontare le prestazioni dei protocolli classici e quantistici. Secondo i ricercatori, il nuovo protocollo supera di gran lunga le strategie classiche, in particolare per dati di grandi dimensioni.

Questa proposta rappresenta un nuovo passo verso le reti di informazione quantistica, poiché stabilisce un solido quadro teorico su ciò che è fisicamente possibile nel campo della classificazione e distribuzione automatizzata dell'informazione quantistica. La ricerca è stata pubblicata oggi sulla rivista Revisione fisica X ed è scritto dai ricercatori della Quantum Phenomena and Information Unit presso il Dipartimento di Fisica dell'UAB Gael Sentís, Àlex Monràs, Ramon Muñoz-Tàpia, Jon Calsamiglia ed Emilio Bagan.