Sviluppato un nuovo algoritmo quantistico

Presso il City College of New York (CCYN), un gruppo di ricercatori ha sviluppato un algoritmo quantistico in grado di studiare una classe di sistema quantistico a molti elettroni, utilizzando dei computer quantistici. Il loro lavoro, dal titolo “Creating and Manipulating a Laughlin-Type v=1/3 Fractional Quantum Hall State on a Quantum Computer with Linear Depth Circuits“, è stato pubblicato nel numero di novembre/dicembre 2020 di PRX Quantum, un giornale della American Physical Society.
La fisica quantistica è la teoria fondamentale della natura, che porta alla formazione delle molecole e della risultante materia che ci circonda. Si sa che quando si ha a che fare con un grande numero di particelle quantistiche, come gli elettroni all’interno di un metallo, che interagiscono fra di loro, si possono verificare dei nuovi fenomeni, come la superconduttività.
Tuttavia, finora, gli strumenti per studiare sistemi con grandi numeri di particelle quantistiche interagenti, insieme alle loro nuove proprietà, sono stati molto limitati.
L’algoritmo sviluppato presso la CCNY utilizza delle porte quantistiche che agiscono sui qubit vicini in un ambiente quasi unidimensionale, e la sua profondità del circuito ha una relazione lineare con il numero dei qubit. Lo studio si propone di identificare le funzioni di correlazione, che servono a contraddistinguere lo stato di Laughlin e, successivamente, si applicano queste funzioni a un computer quantistico. Nello studio è stata affrontata anche una generalizzazione dell’algoritmo per creare delle quasiparticelle nello stato di Laughlin. Ciò apre la strada a diversi studi di rilievo, tra cui la simulazione quantistica delle dinamiche di non equilibrio e l’intreccio di quasiparticelle negli stati di Hall.
Questo nuovo algoritmo, inoltre, apre una nuova prospettiva per utilizzare i nuovi dispositivi quantistici per studiare problemi che risulterebbero altrimenti molto impegnativi da affrontare utilizzando i computer classici.
I risultati di questa ricerca potranno fornire degli strumenti per migliorare i dispositivi di quantum computing. L’applicazione diretta sulla vita reale emergerà sicuramente quando i computer quantistici potranno essere utilizzati per le applicazioni della vita quotidiana.
Fonte: phys.org