Anche i computer quantistici possono trarre beneficio dall’auto-miglioramento

Quando Albert Einstein descrisse per la prima volta l’entanglement quantistico nel 1935, utilizzò termini come “inquietante” a causa del suo comportamento strano. È molto improbabile che abbia mai immaginato che queste particelle strane diventassero la colonna vertebrale di una rivoluzione dei computer quantistici.

All’epoca, la fisica quantistica era diversa da tutto ciò che il mondo aveva visto prima, e rimane una scienza all’avanguardia che ha il potenziale di ridisegnare il mondo come lo conoscete. Oggi, i computer quantistici continuano a spingere i limiti della tecnologia e sono un componente cruciale nel progresso della comprensione dell’entanglement quantistico.

Cosa sono i computer quantistici e come funzionano?

Molti vedono i dispositivi quantistici come il futuro dell’elaborazione ad alta velocità. Queste potenti macchine possono superare anche il più avanzato supercomputer di diverse grandezze. Le loro prestazioni migliorate e le loro capacità derivano dal fatto che questi dispositivi si basano su bit quantistici chiamati qubit anziché su bit di calcolo tradizionali.

I qubit forniscono molte più capacità di calcolo perché sfruttano il comportamento unico della fisica quantistica. Azioni come la sovrapposizione, l’entanglement e l’interferenza quantistica possono creare computer con capacità molto più grandi di quelle dei sistemi tradizionali.

Comprendere l’entanglement quantistico nel calcolo moderno

In modo impressionante, i computer quantistici possono fornire prestazioni così elevate a causa della composizione dei qubit e dell’entanglement quantistico. L’entanglement quantistico si riferisce a un fenomeno unico in cui due particelle rimangono interconnesse, nonostante la distanza che le separa.

Anche se si trovano a distanze di anni luce, le particelle connesse quantisticamente non possono essere descritte in modo indipendente, poiché il loro stato è condiviso da tutte le particelle bloccate.

Come viene rilevato l’entanglement quantistico oggi? Metodi attuali spiegati

Uno dei più grandi ostacoli alla realizzazione di computer quantistici più accessibili è che può essere estremamente difficile rilevare l’entanglement quantistico. Il metodo attuale utilizza l’approccio di Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH), introdotto nel 1969. Questo approccio può rilevare l’entanglement trovando incongruenze tra le previsioni quantistiche e il realismo locale.

Ultime scoperte nel calcolo quantistico: aggiornamento 2025

Il metodo CHSH è stato l’approccio standard per gli ingegneri di computer quantistici per anni. Tuttavia, i recenti progressi dell’IA hanno reso più popolari i metodi di apprendimento automatico adattivo per la rilevazione dell’entanglement. Gli ingegneri hanno creato potenti reti neurali che possono meglio monitorare e classificare gli stati quantistici tra entangled e separable.

Limitazioni dei computer quantistici odierni e come gli scienziati le superano

Uno dei principali problemi dei computer quantistici più avanzati attuali risale alla rilevazione delle particelle entangled. Questi sistemi, come CHSH, non possono mai raggiungere una misurazione accurata, poiché il metodo di osservazione è stato dimostrato come disruptivo e distruttivo di alcuni stati quantistici.

Ironia della sorte, l’entanglement quantistico può collegare particelle attraverso galassie, ma è in sé molto fragile. Quando gli strumenti CHSH vengono utilizzati per misurare uno stato quantistico e misurazioni locali su sottosistemi spazialmente separati, ciò provoca involontariamente il collasso della funzione d’onda globale in gran parte del sistema.

Nuovo studio: come i computer quantistici possono rilevare il proprio entanglement

Lo studio “Rilevazione e protezione dell’entanglement attraverso non-località, testimone di entanglement variabile e misurazioni non locali,”¹ pubblicato su Physical Review Letters, evidenzia un modo migliore per rilevare quando si raggiunge l’entanglement quantistico. Invece di affidarsi a un algoritmo di IA per eseguire il compito, gli ingegneri dell’Università di Tohoku e della St. Paul’s School di Londra hanno introdotto un’opzione alimentata da quantum.

Questo è il primo algoritmo quantistico in grado di rilevare l’entanglement senza causare danni. Gli ingegneri affermano che la loro nuova struttura di misurazione non locale, chiamata testimone di entanglement variabile (VEW), consente ai computer quantistici di eseguire controlli sul proprio stato quantistico.

Cosa è il testimone di entanglement variabile (VEW) nel calcolo quantistico?

Il protocollo di testimone di entanglement variabile inizia analizzando ogni stato utilizzando l’algoritmo quantistico proprietario. Questo nuovo sistema tiene conto dei dati raccolti da un operatore di testimone parametrizzato e li combina con eventuali disuguaglianze CHSH.

Questo approccio consente al sistema di separare le particelle in due categorie, entangled e separable. A differenza degli approcci precedenti, questo metodo consente una rilevazione dell’entanglement ottimizzata senza causare alcun degrado delle particelle entangled nell’area di osservazione.

Source – Tohoku University

Test dei computer quantistici: come VEW preserva l’entanglement

Per testare la loro teoria, gli ingegneri hanno iniziato utilizzando chip superconduttori. L’obiettivo di questa azione era simulare la misurazione non locale e valutare lo stato post-misurazione dei qubit quantistici per confermare la conservazione dell’entanglement nelle aree ottimizzate. I test includevano sia test di laboratorio che simulazioni al computer.

Gli ingegneri hanno concluso che il loro nuovo metodo migliora l’affidabilità della rilevazione dell’entanglement in generale. Ha superato in modo affidabile i metodi precedenti, comprese le opzioni assistite da IA, e ottimizza l’efficienza della distinzione tra stati separabili e entangled.

Perché VEW è importante: vantaggi per il futuro della tecnologia quantistica

Ci sono diversi vantaggi che questo studio di calcolo quantistico porta al mercato. Innanzitutto, consente agli ingegneri e ai ricercatori di misurare e valutare le proprietà dell’entanglement senza far collassare la funzione d’onda quantistica. Di conseguenza, è molto più affidabile e preciso di qualsiasi opzione attuale.

Applicazioni pratiche dei computer quantistici e cosa verrà dopo

Ci sono molte applicazioni per questa tecnologia. Innanzitutto, il calcolo quantistico integrerà questa tecnologia per migliorare le sue offerte e capacità. Attualmente, i computer quantistici sono incredibilmente costosi a causa della loro precisione e dei costi di manutenzione.

Ad esempio, i computer quantistici richiedono un sistema di raffreddamento molto intenso per funzionare. Questi sistemi possono essere ottimizzati utilizzando i dati di questo studio, poiché il nuovo metodo di rilevazione consentirà agli ingegneri di monitorare meglio gli effetti del sistema sull’entanglement.

Comunicazione quantistica: collegamenti in tempo reale con particelle entangled

Il settore della comunicazione quantistica ha il potenziale di rivoluzionare la comunicazione. Poiché le particelle quantistiche in uno stato entangled sono collegate, costituiscono un dispositivo di comunicazione perfetto. In futuro, la comunicazione quantistica consentirà agli ingegneri e ai viaggiatori spaziali di comunicare in tempo reale, indipendentemente dalla distanza e da qualsiasi forma di interferenza naturale.

Crittografia quantistica: il futuro della sicurezza impenetrabile

La crittografia quantistica utilizza la fisica quantistica per completare i requisiti crittografici. Il potere di questi sistemi avanzati ha la capacità di rendere obsoleti i metodi di crittografia attuali. Attualmente, gli ingegneri stanno guardando alle opzioni di calcolo quantistico per sia la crittografia che la rottura dei metodi di crittografia attuali.

La minaccia che i computer quantistici rappresentano per i sistemi di crittografia tradizionali è molto reale. Già ci sono state criptovalute costruite specificamente con la protezione quantistica inclusa nel loro codice come modo per proteggere le monete da nuovi metodi di hacking quantistici.

Cronologia dei computer quantistici

C’è ancora molto lavoro da fare per integrare questa nuova tecnologia quantistica nei computer avanzati di oggi. Potrebbero volerci 10+ anni prima di poter avere un computer quantistico personale accessibile.

Nonostante l’attesa per le applicazioni commerciali, potreste vedere questa tecnologia utilizzata immediatamente da governi, militari e altri che cercano di approfondire la loro comprensione dell’entanglement quantistico.

Incontrare i ricercatori dietro la svolta dell’entanglement quantistico

Lo studio di calcolo quantistico è stato presentato da un professore assistente del Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences e della Graduate School of Engineering dell’Università di Tohoku, Le Bin Ho. È stato assistito da Haruki Matsunaga e altri ingegneri dell’Università di Tohoku e della St. Paul’s School di Londra.

Piani futuri

Ora che la squadra ha dimostrato l’efficacia del loro algoritmo, il loro prossimo obiettivo è migliorarne le prestazioni. In modo impressionante, i ricercatori hanno già iniziato a perfezionare l’algoritmo per potenziare le sue capacità di rilevamento dell’entanglement.

Le principali aziende che avanzano nel calcolo quantistico nel 2025

La corsa alla creazione di computer quantistici accessibili e affidabili è iniziata. Aziende importanti come Microsoft e NVIDIA dominano questo settore e hanno investito milioni nella creazione di questi dispositivi di calcolo di alta gamma.

In particolare, la natura avanzata della tecnologia inevitabilmente apre la porta a società più piccole per diventare una presenzaompente nel mercato. Ecco una di queste società che ha attirato molta attenzione di recente

IonQ Inc

IonQ Inc. (IONQ ) è entrata nel mercato nel 2015. Notoriamente, i fondatori della società, Christopher Monroe e Jungsang Kim, avevano lavorato nel campo della meccanica quantistica per quasi 25 anni. Questa esperienza ha consentito alla società di entrare rapidamente nel settore e diventare una delle principali società di ricerca nel calcolo quantistico nel mondo.

Oggi, il produttore di computer quantistici con sede nel Maryland ha operazioni e clienti in tutto il mondo. Hanno firmato contratti di alto livello, tra cui un contratto da 54,5 milioni di dollari con il laboratorio di ricerca dell’aeronautica militare degli Stati Uniti. L’accordo incarica IonQ di creare infrastrutture per futuri sistemi quantistici.

Dal suo lancio, IonQ ha assicurato diversi investitori e professionisti di alto livello. Notoriamente, nel 2019, Peter Chapman di Amazon Prime è stato nominato amministratore delegato. Da allora, la società ha stipulato partnership strategiche con Azure, Google Cloud e Microsoft, per citarne alcune.

Coloro che cercano un’azione di computer quantistico affidabile e testata dovrebbero fare ulteriori ricerche su IONQ. La storia della società e gli investimenti continuativi nella sua rete e nei suoi prodotti le hanno consentito di ottenere una forte valutazione “Acquista” da parte della maggior parte degli analisti.

Ultime notizie su IonQ Inc.

Perché la rivoluzione del calcolo quantistico cambia tutto

L’introduzione dei computer quantistici è un grande passo per l’umanità. Aprirà la porta a sistemi di intelligenza artificiale più avanzati e consentirà agli ingegneri di eseguire simulazioni e ricerche su una scala completamente nuova.

Tutti questi fattori rendono questo studio un cambiamento di gioco. Pertanto, il team dietro questa ricerca merita un saluto per i loro sforzi e il loro lavoro. Stabilisce le basi per la prossima rivoluzione computazionale.

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Studi citati:

^{1. Matsunaga, H., & Ho, L. B. (2025). Rilevazione e protezione dell’entanglement attraverso non-località, testimone di entanglement variabile e misurazioni non locali. Physical Review Research, 7(1), 013239. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.013239}