Un nuovo metodo di calcolo, basato sullo studio delle reti neurali, simula sistemi quantistici aperti con una versatilità senza precedenti.
di Physical Review Letters
Una squadra di ricercatori della Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne diretta dal professor Vincenzo Savona, responsabile del Laboratory of Theoretical Physics of Nanosystems della EPFL, ha affrontato il problema della necessità di sviluppare un supercomputer dotato del potere computazionale necessario a crescere esponenzialmente con le dimensioni di un sistema quantico per definirne le proprietà. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Physical Review Letters.
I moderni supercomputer sono ancora lontani dalla dall’essere dotati della potenza necessaria ad affrontare le sfide complesse della fisica quantistica, soprattutto quando il sistema in esame è aperto ed esposto alle influenze dell’ambiente circostante. Eppure, la maggior parte delle moderne piattaforme sperimentali per la scienza e la tecnologia quantistica sono sistemi aperti, servono nuovi metodi per simularli e e metterli a confronto.
Il nuovo studio descrive progressi significativi conseguiti grazie a un nuovo metodo di calcolo che simula sistemi quantici su reti neurali. I ricercatori hanno coniugato i progressi raggiunti nel campo delle reti neurali e dell’apprendimento automatico con i metodi computazionali utilizzati dai fisici per studiare sistemi quantistici complessi. Gli scienziati hanno educato una rete neurale a rappresentare simultaneamente i molteplici stati quantici possibili ad un sistema quantistico influenzato dal proprio ambiente.
L’approccio basato sulla rete neurale ha consentito ai fisici di prevedere le proprietà di sistemi quantistici di notevoli dimensioni e dalla geometria arbitraria. Il nuovo metodo dimostra grande versatilità e potenziale di crescita, non solo per lo studio di sistemi quantistici complessi, ma anche per la valutazione degli effetti del rumore sull’hardware quantico.
Sviluppato da Savona e da una sua allieva dell’EPFL, Alexandra Nagy, il metodo è stato oggetto di studio indipendente anche presso l’Università Paris Diderot, l’Università Heriot-Watt di Edimburgo e al Flatiron Institute di New York.
(lo)
