Un gruppo di ricerca sull’informatica quantistica guidato da Daniel Lidar, titolare della cattedra di ingegneria di Viterbi e professore presso il dipartimento di ingegneria elettrica e informatica di Ming Hsieh, è stato nominato vincitore del premio MURI (Multidisciplinary University Research Initiative).
Assemblaggio di computer quantistici – foto illustrativa. Credito immagine: Graham Carlow per IBM Research via FlickrCC BY-ND 2.0
Queste sovvenzioni altamente competitive e ricercate supportano progetti di ricerca di base in aree di importanza strategica per il Dipartimento della Difesa. Il team di Lidar riceverà un massimo di 6,25 milioni di dollari in cinque anni.
Lidar, che è il direttore del Centro USC per la scienza e la tecnologia dell’informazione quantisticacollaborerà con i colleghi del Massachusetts Institute of Technology e della Iowa State University – insieme al Dr. Robert Kosut, un esperto di controllo quantistico presso la società SC Solutions, e un team finanziato separatamente con sede in Australia guidato dal Professor Kavan Modi – per indagare correzione degli errori quantistici e controllo quantistico.
Queste tecniche promettono di facilitare lo sviluppo di computer quantistici che può essere esponenzialmente più veloce dei migliori computer classici all’avanguardia per determinati problemi.
“I computer quantistici hanno il potenziale per risolvere problemi che sono attualmente impossibili per i computer classici, come la simulazione di complesse reazioni chimiche o la violazione di moderni codici crittografici”, ha affermato Lidar. “Tuttavia, una delle principali sfide nella costruzione di un computer quantistico pratico è gestire gli errori”.
Ricercando miglioramenti nella correzione e nel controllo degli errori quantistici, Lidar e il suo team mirano a superare le sfide degli errori e la natura delicata dei sistemi quantistici.
Ridurre al minimo gli errori di calcolo quantistico
Questo è il secondo premio MURI per il professor Daniel Lidar, esperto di calcolo quantistico. Credito immagine: USC Viterbi
Gli errori nel calcolo quantistico possono derivare da varie fonti, come l’ambiente (calore, radiazioni o campi magnetici) o imperfezioni nell’hardware.
Questi errori possono far sì che i qubit, che sono le unità fondamentali di informazione nel calcolo quantistico, perdano il loro fragile stato quantico o introducano modifiche indesiderate, rovinando potenzialmente il calcolo. È qui che entra in gioco la correzione degli errori quantistici.
Un metodo ampiamente utilizzato è l’approccio del codice di correzione degli errori, che prevede la codifica delle informazioni di un singolo qubit su più qubit “fisici”. Questi qubit extra forniscono essenzialmente ridondanza in modo che un errore possa essere rilevato e corretto senza perdere le informazioni originali.
“Immagina un gioco di ‘telefono’, in cui un messaggio viene trasmesso a una fila di persone”, dice Lidar.
“Se ogni persona sussurra solo a quella successiva, gli errori possono facilmente insinuarsi. Ma se tutti ripetono il messaggio a più vicini che condividono i messaggi ricevuti, diventa più facile identificare e correggere eventuali errori. La correzione degli errori quantistici funziona in modo simile, ma con i qubit e le correlazioni quantistiche chiamate entanglement anziché persone correlate.
Garantire la precisione del calcolo quantistico
Il team di Lidar esaminerà come la correzione degli errori quantistici si interseca con il controllo quantistico, che comporta la manipolazione di sistemi quantistici per eseguire compiti o calcoli specifici. Il controllo quantistico si concentra sul controllo preciso dei qubit per garantire che le operazioni quantistiche desiderate vengano eseguite con elevata precisione.
“La necessità del controllo quantistico nasce perché è fondamentale eseguire accuratamente le operazioni quantistiche riducendo al minimo gli errori e mantenendo la coerenza dei quibit, che è la capacità di mantenere il loro stato quantistico”, ha affermato Lidar.
Raggiungere un controllo quantistico preciso è impegnativo perché i sistemi quantistici sono così soggetti a errori. Lidar e il suo team esploreranno come migliorare l’efficacia degli approcci di controllo quantistico, compreso il controllo a ciclo aperto e a ciclo chiuso, nella gestione di errori imprevisti.
A guidare la carica
Questo è il secondo team del MURI Award guidato da Lidar. L’attuale progetto si baserà sui risultati della ricerca sull’informatica quantistica che ha guidato con un premio MURI nel 2011.
Lidar, che ha anche ricevuto una borsa di studio Guggenheim per il suo lavoro pionieristico nell’informatica quantistica, osserva che il suo gruppo di ricerca presso l’USC Viterbi ha una collaborazione di lunga data con i ricercatori sia del MIT che della Iowa State University, che risale al precedente MURI Award e anche prima nel caso del MIT.
“È incredibilmente emozionante che il nostro team sia stato selezionato per questo premio”, ha affermato Lidar. “Abbiamo riunito alcune delle migliori persone a livello globale che lavorano all’intersezione tra la correzione degli errori quantistici e il controllo quantistico e abbiamo lavorato a lungo e duramente per mettere insieme una proposta competitiva. Siamo tutti molto soddisfatti che le nostre idee siano state selezionate per il finanziamento e non vediamo l’ora di iniziare a lavorarci come una squadra”.
Fonte: USC
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
