AO 457

110 | OTTOBRE 2024 AUTOMAZIONE OGGI 457 l Premio Nobel della Fisica 2022 ha premiato una serie di spettacolari esperimenti che hanno confermato l’esistenza dell’Entangle- ment, un fenomeno che trova spiegazione nella meccanica quantistica. L’Entanglement, correlazione quantistica, rappresenta la quan- tità di informazione aggiuntiva che possono condividere due particelle quantistiche, per esempio due fotoni, rispetto a quanto pre- detto dalla fisica classica. Il termine Entan- glement (in inglese, ‘groviglio’, ‘intreccio’) è stato coniato da Erwin Schrödinger nel 1935, e in meccanica quantistica indica un legame fra particelle; è definito da una funzione, chiamata funzione d’onda di un sistema, che descrive le proprietà delle particelle come fos- sero un unico oggetto, anche se le particelle si trovano a enorme distanza. Questa corre- lazione permette quindi alla prima particella di influenzare la seconda istantaneamente, e viceversa. Ma non tutte le particelle sono ‘entangled’, ovvero aggrovigliate: affinché questa correlazione abbia luogo, cioè per far sì che le due particelle abbiano stati quantici correlati, devono essere prodotte simultane- amente da un’interazione fisica. Nonostante l’importanza del fenomeno, è stato tuttavia dimostrato come sia impossi- bile, matematicamente, costruire strumenti che quantifichino direttamente l’Entangle- ment, come è invece possibile misurare, ad esempio, la nostra altezza con un metro o la durata di un evento con un cronometro. Occorre quindi inventare metodi indiretti, che associno la quantità di Entanglement presente in un sistema fisico con grandezze effettivamente osservabili. Il ragionamento è analogo a quello che portò, ad esempio, all’invenzione del termometro a liquido di uso casalingo che riuscì a determinare la nostra temperatura, non misurabile diretta- mente, dall’osservazione diretta dell’altezza della colonna di mercurio. Il recente studio sviluppato al Politecnico di Torino fa proprio questo: progetta e di- mostra sperimentalmente un nuovo metodo per quantificare l’Entanglement in modo indiretto. La ricerca è stata pubblicata il 15 giugno scorso sulla rivista NPJ Quantum In- formation – pubblicata dal gruppo editoriale Nature – dal titolo “Quantification of entan- glement and coherence with purity detec- tion”. Autore dell’articolo, Davide Girolami, docente al Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia-Disat del Politecnico di Torino, insieme a ricercatori provenienti dall’IBM, dall’Institute for QuantumComputing di Wa- terloo (Canada), dalla Shandong University, dall’University of Hong Kong, dalla Tsinghua University e dalla Peking University (Cina). “L’identificazione e la quantificazione dell’Entanglement è uno dei temi di ricerca più affascinanti della quantum information science e in generale della fisica moderna” commenta Davide Girolami. “Il fenomeno dell’Entanglement ha infatti conseguenze pratiche sorprendenti, per esempio per- mette di realizzare il teletrasporto d’infor- mazione, risultando così una potente risorsa computazionale. Allo stesso tempo, però, il suo studio è estremamente complesso sia su carta che in laboratorio per via dell’elevato numero di parametri da conoscere per de- scrivere sistemi quantistici”. “Per risolvere questo problema abbiamo dimostrato che l’Entanglement fra due par- ticelle può essere stimato creando una loro copia e misurando una singola quantità, chiamata purezza” conclude Girolami. “L’al- goritmo è stato infatti realizzato sperimen- talmente creando e manipolando fotoni, per poi quantificare con successo l’Entangle- ment fra le loro polarizzazioni mediante mi- sure di purezza. L’obiettivo a lungo termine del nostro lavoro è permettere di verificare la creazione di Entanglement in macchine co- stituite da milioni di unità (qubits), al fine di valutare se effettivamente tale hardware sia davvero quantistico, ovvero abbia capacità computazionali superiori ai nostri laptop”. I Silvia Brannetti, David Trangoni Politecnico di Torino - www.polito.it AUTOMAZIONE OGGI RICERCA Come quantificare il legame fra le particelle?