Einstein e i computer quantistici: la relatività può fare la differenza

Albert Einstein, con la sua teoria della relatività speciale formulata nel 1905, ha rivoluzionato il modo in cui comprendiamo spazio e tempo. Oggi, a distanza di oltre un secolo, le sue intuizioni sembrano pronte a ispirare una nuova rivoluzione: quella dei computer quantistici.

Un gruppo di fisici teorici del Perimeter Institute for Theoretical Physics, guidato da T. Rick Perche, ha sviluppato un modello che integra relatività e informazione quantistica, aprendo la strada a un nuovo modo di progettare i futuri computer quantistici.

Il problema: un calcolo quantistico senza struttura

Fino ad ora, molti algoritmi quantistici sono stati costruiti su basi teoriche frammentarie. Come spiegano i ricercatori, era come avere gli ingredienti per fare il pane, ma senza una ricetta precisa. Le operazioni tra i qubit, i mattoni fondamentali del calcolo quantistico, mancavano di un quadro organico per modellare in modo coerente le interazioni.

È qui che entra in gioco la teoria dell’informazione quantistica relativistica, un ambito emergente che unisce la fisica relativistica con le proprietà dei sistemi quantistici.

Relatività e qubit: quando la velocità cambia tutto

Nella relatività speciale, il movimento a velocità prossime a quella della luce altera la percezione del tempo e dello spazio. Ma non solo: secondo il team di Perche, questi effetti possono modificare anche l’informazione contenuta nei qubit.

Nel nuovo modello, si tiene conto delle interazioni tra i qubit e i campi quantistici che permeano l’universo. Questo approccio permette di descrivere come i sistemi quantistici si comportano in condizioni estreme, più vicine alla realtà fisica di un universo in espansione e in continuo movimento.

Un primo test: la trasformata di Fourier quantistica

Il modello è stato messo alla prova con l’esecuzione di un algoritmo noto, la trasformata di Fourier quantistica, che ha superato con successo la simulazione. Questo dimostra che il modello non è solo teorico, ma potenzialmente applicabile nella pratica.

Secondo Philip LeMaitre, esperto di informatica quantistica, questo approccio “potrebbe essere utile a tutta la comunità scientifica”. Anche Eduardo Martin-Martinez, ricercatore nel campo dei campi quantistici, ha elogiato il lavoro definendolo “un collegamento profondo tra computazione e fisica fondamentale”.

L’eredità di Einstein guarda al futuro

Il lavoro dei ricercatori canadesi mostra che le intuizioni di Einstein non sono affatto relegate al passato. Al contrario, la relatività potrebbe diventare una chiave per progettare computer quantistici più avanzati, capaci di affrontare problemi complessi sfruttando le leggi più profonde dell’universo. In un’epoca in cui la fisica e l’informatica si fondono, l’eredità di Einstein continua a guidarci oltre i confini del possibile.

Foto di Barbara A Lane da Pixabay