Un esperimento quantistico trasforma il caos in ordine su 100 qubit

Ricercatori della Rutgers University, di IBM e di istituzioni partner hanno guidato un sistema quantistico deliberatamente caotico verso uno stato ordinato utilizzando fino a 100 qubit, le unità fondamentali di un computer quantistico. Hanno dimostrato l’esecuzione ripetuta di misurazioni e interventi di controllo basati sui risultati mentre il processore continuava a funzionare, mettendo alla prova una capacità importante per macchine più affidabili.

Lo studio, pubblicato su Nature Physics il 9 ottobre, ha utilizzato il processore Quantum Heron di IBM. Il gruppo ha alternato operazioni che rimescolavano l’informazione tra qubit vicini a misurazioni seguite da reimpostazioni che spingevano qubit selezionati verso uno stato prescelto. I circuiti più grandi combinavano circa 5.000 operazioni che collegavano coppie di qubit con circa 5.000 reimpostazioni.

Quando prevaleva il rimescolamento, il sistema rimaneva caotico. Quando le operazioni di controllo diventavano abbastanza frequenti, passava nettamente a uno stato più ordinato. Questa transizione diventava più evidente man mano che i ricercatori testavano sistemi più grandi, in linea con le loro previsioni teoriche.

La distinzione è importante: non si trattava ancora di una dimostrazione della correzione degli errori a protezione di un calcolo. Reimpostare i qubit in uno stato prescelto è diverso dal preservare informazione quantistica utile, facilmente perturbata da interferenze e operazioni imperfette.

L’esperimento ha dimostrato che l’hardware attuale può coordinare migliaia di operazioni, misurazioni e reimpostazioni in un sistema quantistico di dimensioni considerevoli. Combinare questa capacità di retroazione con metodi che proteggano l’informazione durante tutto il calcolo resta un compito per la ricerca futura.