L'entanglement è una proprietà della fisica quantistica che si manifesta quando due o più sistemi interagiscono in modo tale che i loro stati quantistici non possono essere descritti in modo indipendente. Nella terminologia della fisica quantistica si dice che siano entangled, cioè fortemente correlati. L’entanglement è di fondamentale importanza per l’informatica quantistica. Maggiore è l'entanglement, più ottimizzato ed efficiente è il computer quantistico.
Uno studio condotto da ricercatori affiliati al Dipartimento di Fisica dell'Istituto di Geoscienze e Scienze Esatte dell'Università Statale di San Paolo (IGCE-UNESP) a Rio Claro, in Brasile, ha testato un nuovo metodo per quantificare l'entanglement e le condizioni per la sua massimizzazione. Le applicazioni includono l'ottimizzazione della costruzione di un computer quantistico.
Un articolo sullo studio è pubblicato come lettera in Physical Review B .
Lo studio ha mostrato come il teorema di Hellmann-Feynman venga meno in condizioni specifiche. Il teorema descrive la dipendenza dell'energia del sistema da un parametro di controllo ed è una parte fondamentale della meccanica quantistica utilizzata in tutte le discipline, dalla chimica quantistica alla fisica delle particelle.
"In parole povere, proponiamo un analogo quantistico del parametro Grüneisen ampiamente utilizzato in termodinamica per esplorare la temperatura finita e i punti critici quantistici. Nella nostra proposta, il parametro quantistico Grüneisen quantifica l'entanglement, o entropia di von Neumann, in relazione a un parametro di controllo, che può essere un campo magnetico o un certo livello di pressione, per esempio", ha detto all'Agência FAPESP Valdeci Mariano de Souza, ultimo autore dell'articolo e professore dell'IGCE-UNESP.
"Utilizzando la nostra proposta, dimostriamo che l'entanglement sarà massimizzato vicino ai punti critici quantistici e che il teorema di Hellmann-Feynman crolla in un punto critico."
Per Souza, i risultati contribuiscono alla ricerca fisica di base e potrebbero anche avere un impatto diretto sull’informatica quantistica. Ricordando la previsione del 1965 del cofondatore di Intel Gordon Moore secondo cui il numero di transistor utilizzati nei computer convenzionali sarebbe raddoppiato ogni due anni, ha affermato che questa rapida crescita nella potenza dei computer classici non potrebbe durare, mentre i recenti progressi tecnologici stanno consentendo all'informatica quantistica di progredire a passi da gigante. limiti, con giganti come Google e IBM in testa.
"Nell'informatica convenzionale, per elaborare le informazioni viene utilizzato il linguaggio binario in termini di zero e uno. La meccanica quantistica, tuttavia, sovrappone gli stati e aumenta enormemente la capacità di elaborazione. Da qui il crescente interesse per la ricerca sull'entanglement quantistico", ha spiegato.
Lo studio è stato proposto e progettato da Souza, e importanti contributi sono stati apportati da Lucas Squillante, un ricercatore post-dottorato da lui supervisionato. Gli altri collaboratori erano Antonio Seridonio (UNESP Ilha Solteira), Roberto Lagos-Monaco (UNESP Rio Claro), Luciano Ricco (Università dell'Islanda) e Aniekan Magnus Ukpong (Università di KwaZulu-Natal, Sud Africa).
Ulteriori informazioni: Lucas Squillante et al, parametro di Grüneisen come bussola di entanglement e rottura del teorema di Hellmann-Feynman, Physical Review B (2023). DOI:10.1103/PhysRevB.108.L140403
Informazioni sul giornale: Revisione fisica B
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