I fisici della Swansea University fanno parte di una collaborazione di ricerca internazionale che ha identificato una nuova tecnica per testare la qualità delle correlazioni quantistiche.

I computer quantistici eseguono i loro algoritmi su grandi sistemi quantistici di molte parti, chiamati qubit, creando correlazioni quantistiche tra di loro. È importante verificare che le attuali procedure di calcolo portino a correlazioni quantistiche della qualità desiderata.

Però, l'esecuzione di questi controlli richiede molte risorse in quanto il numero di test richiesti cresce esponenzialmente con il numero di qubit coinvolti.

Ricercatori del College of Science, lavorando con colleghi di Spagna e Germania, hanno ora proposto una nuova tecnica che aiuta a superare questo problema riducendo notevolmente il numero di misurazioni e aumentando la resilienza al rumore.

Il loro metodo offre una soluzione al problema della certificazione delle correlazioni nei grandi sistemi ed è spiegato in un nuovo articolo appena pubblicato su PRX Quantum, una prestigiosa rivista dell'American Physical Society.

Ricercatore Dr. Farid Shahandeh, lo scienziato capo di questa ricerca, ha dichiarato:"Per raggiungere questo obiettivo combiniamo due processi. In primo luogo, considera uno spremiagrumi:estrae l'essenza del frutto spremendolo in un piccolo spazio. Allo stesso modo, in molti casi le correlazioni quantistiche in grandi sistemi possono anche essere concentrate in parti più piccole del sistema. La "spremitura" viene eseguita mediante misurazioni sul resto del sistema chiamato processo di localizzazione.

"Supponiamo che lo spremiagrumi converta direttamente la frutta in scatole di succo senza alcuna etichetta. Non sappiamo cosa c'è dentro:potrebbe essere succo di mela, succo d'arancia, o solo acqua. Un modo per dirlo sarebbe aprire la scatola e assaggiarlo. Il confronto quantistico di questo è misurare una quantità adeguata che ci dice se esistono correlazioni quantistiche all'interno di un sistema o meno.

"Questo processo si chiama testimonianza e chiamiamo la combinazione dei due approcci testimonianza condizionale".

Nella loro ricerca i fisici dimostrano che il loro metodo è efficiente e tollera genericamente livelli più elevati di rumore negli esperimenti. Hanno anche confrontato il loro approccio con le tecniche precedenti in una classe di processori quantistici che utilizzano ioni per dimostrarne l'efficienza.

Dottor Shahandeh, il destinatario di una borsa di ricerca della Commissione Reale per l'Esposizione del 1851, ha aggiunto:"Questo è di cruciale importanza nella tecnologia attuale in cui l'aggiunta di ciascun qubit amplifica inevitabilmente la complessità degli stati quantistici e delle imperfezioni sperimentali".