Fisica: a La Sapienza il computer quantistico prende forma

(AGI) - Roma, 18 giu. - Fino ad oggi il computer quantisticoera piu' o meno una grande aspirazione. Oggi, grazie ad unlavoro messo in atto da ricercatori de La Sapienza di Romaquesto progetto assume una dimensione concreta, mai raggiunta.La squadra guidata da Fabio Sciarrino, docente del Dipartimentodi Fisica della Sapienza della quale fano parte anchericercatori dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie - CNR,ha realizzato, quello, che a tutti gli effetti potrebbe essereil primo circuito di base del futuro computer quantistico. Idettagli dell'esperimento sono stati descritti sulla rivistaScience Advances. Certo siamo ancora

(AGI) - Roma, 18 giu. - Fino ad oggi il computer quantisticoera piu' o meno una grande aspirazione. Oggi, grazie ad unlavoro messo in atto da ricercatori de La Sapienza di Romaquesto progetto assume una dimensione concreta, mai raggiunta.La squadra guidata da Fabio Sciarrino, docente del Dipartimentodi Fisica della Sapienza della quale fano parte anchericercatori dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie - CNR,ha realizzato, quello, che a tutti gli effetti potrebbe essereil primo circuito di base del futuro computer quantistico. Idettagli dell'esperimento sono stati descritti sulla rivistaScience Advances. Certo siamo ancora molto lontani dal riuscirea realizzare un comuter quantistico, una macchina cioe' ingrado di svolgere simultaneamente miliardi di operazioni inpiu' di quelle attuali, ma l'esperimento romano rappresenta,senza ombra di dubbio, un fondamentale passo in avanti inquesta direzione. I ricercatori de La Sapienza sono infattiriusciti a concretizzare in un circuito estremamente complessocostituito da fibre ottiche e da generatori di fotoni in serie,gli avanzamenti teorici proposti in diversi centri di ricercanel mondo tra cui anche il MIT di Bosto. Gia' nel 2010, duericercatori teorici del MIT, Scott Aaronson ed Alex Arkhipov,hanno dimostrato teoricamente che un dispositivo costituito daalcune decine di fotoni che interagiscano all'interno di uncircuito ottico e' in grado di eseguire un algoritmo dicampionamento, noto come Boson Sampling, che non puo' esserereplicato dai migliori computer classici di oggi. Ma ilproblema principale rimane l'implementazione dell'algoritmo ela tecnica di generazione di fotoni: l'attuale metodologiautilizza potenti impulsi laser focalizzati su specialicristalli, ma una singola sorgente di fotoni di questo tipoagisce in maniera probabilistica e non rende possibileprevedere il momento esatto in cui il fotone sara' generato,ne' consente di estrarre piu' di due fotoni per volta. Due teamdi ricerca dell'Universita' di Bristol ed Oxford hanno percio'pensato ad una batteria di sorgenti in parallelo, ciascunaconnessa ad un differente input del circuito ottico: uno schemaconcettualmente simile ad un computer con piu' processori cheelaborano separatamente diverse parti di uno stesso problema.Di quest'idea, denominata Scattershot Boson Sampling, il teamcondotto da Fabio Sciarrino, ha messo a punto la primarealizzazione sperimentale, costituita da sei sorgenti difotoni connesse in parallelo ad un circuito ottico, unacomplessa struttura realizzata dal gruppo diretto da RobertoOsellame dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR diMilano costituita da una fitta rete di maglie disegnate tramitescrittura laser in un chip di vetro. L'utilizzo di sei sorgentiin parallelo costituisce un avanzamento sperimentale dinotevole efficacia, che ha dimostrato la fattibilita' inprincipio dello schema, indicando lo Scattershot Boson Samplingcome uno dei migliori candidati al raggiungimento del traguardodella supremazia quantistica. "L'esperimento ha richiesto unnotevole sforzo sperimentale, dato che ottenere interferenzaquantistica con fotoni emessi da diverse sorgenti e' un compitodifficile" spiega Marco Bentivegna, dottorando del gruppo"Tipicamente gli esperimenti di questo tipo utilizzano un solocristallo di generazione, che produce fotoni lungo 2-4possibili cammini. Nel nostro esperimento abbiamo 3 cristalli e12 cammini, della lunghezza di svariati metri e dallacomplicata geometria, che dovevano essere identici a meno dipochi micron, molto meno dello spessore di un capello''. Lariuscita dell'esperimento e' stata possibile grazie allasinergia fra l'utilizzo delle tecniche piu' avanzate dellafotonica integrata e dell'esperienza del gruppo di Romanell'utilizzo di sorgenti multiple di fotoni. In aggiunta, sonostate utilizzati protocolli di controllo della validita' deirisultati, dimostrati dalla stessa collaborazione l'anno scorsosulla rivista Nature Photonics. "Il prossimo obiettivo su cuistiamo lavorando - spiega Fabio Sciarrino, coordinatore dellaricerca "e' la realizzazione direttamente su chip di sorgentidi fotoni, circuiti integrati e detectors. Si tratta di unasfida tecnologica che vede coinvolti diversi gruppi di ricercanel mondo. Noi lavoriamo in stretta sinergia con due gruppi diricerca del CNR. Proprio su queste tematiche la Sapienza guidaun nuovo progetto europeo, QUCHIP, che coinvolge nove partnerseuropei e che ha come obiettivo lo sviluppo di un simulatorequantistico su chip''.(AGI).

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