Nel campo dell'informatica quantistica, gli esperimenti che coinvolgono circuiti quantistici complessi devono affrontare la sfida di garantirne l'accuratezza. I simulatori quantistici vengono in soccorso fornendo un modo per emulare questi circuiti, consentendo ai ricercatori di verificare la correttezza dei loro esperimenti. Tuttavia, come ci si può fidare del simulatore quantistico stesso? Scienziati provenienti da Cina e Austria hanno sviluppato una tecnica per valutare l'affidabilità delle simulazioni quantistiche confrontando i loro risultati con quelli di altri simulatori. Questo metodo svolge un ruolo fondamentale nel creare fiducia nell’accuratezza degli esperimenti di calcolo quantistico.

L’informatica quantistica ha un potenziale immenso grazie alla sua capacità di risolvere determinati problemi molto più velocemente dei computer classici. Tuttavia, i sistemi quantistici sono notoriamente fragili, sensibili al rumore ambientale e ad altri fattori che possono introdurre errori nei calcoli. Verificare la correttezza degli esperimenti quantistici diventa cruciale, soprattutto con l’aumentare della complessità dei circuiti quantistici.

I simulatori quantistici, che sono essenzialmente sistemi quantistici controllati, offrono un mezzo per simulare il comportamento dei circuiti quantistici e ottenere risultati che corrispondono agli esperimenti quantistici reali. Tuttavia anche questi simulatori possono essere affetti da imperfezioni ed errori.

La tecnica recentemente sviluppata, chiamata “convalida incrociata di simulazioni quantistiche multi-qubit”, affronta questo problema. Si tratta di eseguire lo stesso esperimento quantistico su più simulatori quantistici diversi e quindi confrontare i risultati. Questo confronto consente ai ricercatori di identificare le incoerenze e acquisire fiducia nell’accuratezza dei risultati della simulazione quantistica.

"Il nostro lavoro fornisce un potente strumento per la verifica degli esperimenti quantistici", spiega Zhi-Cheng Yang, coautore dello studio. "Impiegando più simulatori quantistici e confrontando i loro risultati, possiamo raggiungere un livello più elevato di fiducia nella validità dei nostri risultati, anche quando abbiamo a che fare con circuiti quantistici altamente complessi."

I ricercatori hanno utilizzato circuiti quantistici superconduttori, una piattaforma leader per l’elaborazione delle informazioni quantistiche, per dimostrare la loro tecnica. Hanno condotto simulazioni su due diversi simulatori quantistici e hanno riscontrato un'elevata coerenza nei risultati. Ciò ha rafforzato l’affidabilità dei loro risultati sperimentali.

Inoltre, la tecnica è scalabile e può essere applicata a simulazioni quantistiche più estese e a diverse piattaforme hardware, come ioni intrappolati e sistemi fotonici.

"La convalida incrociata delle simulazioni quantistiche è un passo fondamentale verso il progresso nel campo dell'informatica quantistica", afferma Johannes Fink, coautore dello studio. "Mentre continuiamo a esplorare e sviluppare tecnologie quantistiche, garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei nostri esperimenti diventa sempre più importante. Questa tecnica contribuisce in modo significativo a questo sforzo."