blogtecaolivelli

Il teletrasporto

20 giugno 2019

Teletrasportare i qubit è possibile

grazie all'intelligenza artificiale

Fonte: Cnr-Ifn

©Science Photo Library

 Uno studio coordinato dall'Istituto

di fotonica e nanotecnologie del Cnr

dimostra come sia possibile trasferire

un bit quantistico (qubit) tra due posizioni,

facendo in modo che scompaia da quella

di partenza e ricompaia in quella di arrivo

senza passare nel mezzo.

Il risultato reso possibile grazie all'intelligenza

artificiale 'deep learning'. Lo studio pubblicato

su "Nature Communications Physics"

 "Abbiamo deciso di mettere alla prova l'intel-

ligenza artificiale di tipo 'deep learning', che

ha già molto fatto parlare di sé per aver

battuto il campione del mondo al gioco di

Go e per applicazioni più serie come il

riconoscimento del cancro al seno, applicandola

al campo dei computer quantistici", racconta

Enrico Prati dell'Istituto di fotonica e nano-

tecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche

(Cnr-Ifn) e coordinatore dello studio pubblicato

su Nature Communications Physics. 

Il deep learning si basa su reti neurali artificiali

disposte in diversi strati, ciascuno dei quali

calcola i valori per quello successivo affinché

l'informazione venga elaborata in maniera

sempre più completa.

"Utilizzando questo metodo nella variante

detta 'per rinforzo'", aggiunge Prati, "abbiamo

assegnato all'intelligenza artificiale il compito

di scoprire da sola come controllare l'unità

fondamentale di informazione quantistica,

conosciuta come bit quantistico o qubit,

codificata mediante un singolo elettrone

per trasferirlo tra due posizioni, facendo

in modo che l'elettrone scompaia da quella

di partenza e ricompaia in quella di arrivo

senza passare nel mezzo".

Il fenomeno è noto e si può ottenere se la

posizione di partenza e di arrivo sono la

prima e l'ultima di una catena dispari di

siti identici in cui l'elettrone può trovarsi.

Questo è un processo prettamente

quantistico e una soluzione per far avvenire

il trasferimento grazie al controllo

opportuno di potenziali elettrici era stata

inventata da Nikolay Vitanov dell'Helsinki

Institute of Physics nel 1999.

Data la sua natura piuttosto distante dal ciò

che il senso comune suggerirebbe, tale

soluzione è chiamata appunto sequenza

'controintuitiva'.

"Senza quella felice (contro) intuizione avrem-

mo ancora potuto non conoscere quella

soluzione.

E in ogni caso fino a oggi non sapevamo

come modificarla quando l'elettrone sta 

subendo disturbi durante il processo, facendo

fallire il teletrasporto.

Abbiamo lasciato che l'intelligenza artificiale

trovasse una soluzione propria, senza fornirle

preconcetti o esempi: l'ha trovata ed è più

veloce di quella nota, ma soprattutto si adatta

quando sono presenti disturbi.

L'intelligenza artificiale ha capito il fenomeno e

generalizzato il risultato meglio di quanto

sappiamo fare noi.

È come se l'intelligenza artificiale fosse in grado

di scoprire da sola come teletrasportare i Qubit

a prescindere dal disturbo in atto, anche nei

casi in cui noi non possediamo già una soluzione",

conclude Prati.

"Con questo lavoro abbiamo dimostrato che la

progettazione e il controllo dei computer

quantistici possono trarre vantaggio dall'uso

dell'intelligenza artificiale".

La ricerca è stata svolta in collaborazione con il

giovane studente Riccardo Porotti e Dario

Tamascelli dell'Università di Milano e con Marcello

Restelli del Politecnico di Milano.