20 giugno 2019Teletrasportare i qubit è possibilegrazie all'intelligenza artificialeFonte: Cnr-Ifn
©Science Photo Library Uno studio coordinato dall'Istitutodi fotonica e nanotecnologie del Cnrdimostra come sia possibile trasferireun bit quantistico (qubit) tra due posizioni,facendo in modo che scompaia da quelladi partenza e ricompaia in quella di arrivosenza passare nel mezzo.Il risultato reso possibile grazie all'intelligenzaartificiale 'deep learning'. Lo studio pubblicatosu "Nature Communications Physics" "Abbiamo deciso di mettere alla prova l'intel-ligenza artificiale di tipo 'deep learning', cheha già molto fatto parlare di sé per averbattuto il campione del mondo al gioco diGo e per applicazioni più serie come ilriconoscimento del cancro al seno, applicandolaal campo dei computer quantistici", raccontaEnrico Prati dell'Istituto di fotonica e nano-tecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche(Cnr-Ifn) e coordinatore dello studio pubblicatosu Nature Communications Physics. Il deep learning si basa su reti neurali artificialidisposte in diversi strati, ciascuno dei qualicalcola i valori per quello successivo affinchél'informazione venga elaborata in manierasempre più completa."Utilizzando questo metodo nella variantedetta 'per rinforzo'", aggiunge Prati, "abbiamoassegnato all'intelligenza artificiale il compitodi scoprire da sola come controllare l'unitàfondamentale di informazione quantistica,conosciuta come bit quantistico o qubit,codificata mediante un singolo elettroneper trasferirlo tra due posizioni, facendoin modo che l'elettrone scompaia da quelladi partenza e ricompaia in quella di arrivosenza passare nel mezzo".Il fenomeno è noto e si può ottenere se laposizione di partenza e di arrivo sono laprima e l'ultima di una catena dispari disiti identici in cui l'elettrone può trovarsi.Questo è un processo prettamentequantistico e una soluzione per far avvenireil trasferimento grazie al controlloopportuno di potenziali elettrici era statainventata da Nikolay Vitanov dell'HelsinkiInstitute of Physics nel 1999.Data la sua natura piuttosto distante dal ciòche il senso comune suggerirebbe, talesoluzione è chiamata appunto sequenza'controintuitiva'."Senza quella felice (contro) intuizione avrem-mo ancora potuto non conoscere quellasoluzione.E in ogni caso fino a oggi non sapevamocome modificarla quando l'elettrone sta subendo disturbi durante il processo, facendofallire il teletrasporto.Abbiamo lasciato che l'intelligenza artificialetrovasse una soluzione propria, senza fornirlepreconcetti o esempi: l'ha trovata ed è piùveloce di quella nota, ma soprattutto si adattaquando sono presenti disturbi.L'intelligenza artificiale ha capito il fenomeno egeneralizzato il risultato meglio di quantosappiamo fare noi.È come se l'intelligenza artificiale fosse in gradodi scoprire da sola come teletrasportare i Qubita prescindere dal disturbo in atto, anche neicasi in cui noi non possediamo già una soluzione",conclude Prati."Con questo lavoro abbiamo dimostrato che laprogettazione e il controllo dei computerquantistici possono trarre vantaggio dall'usodell'intelligenza artificiale".La ricerca è stata svolta in collaborazione con ilgiovane studente Riccardo Porotti e DarioTamascelli dell'Università di Milano e con MarcelloRestelli del Politecnico di Milano.