Lo studio "Quantum Reservoir Computing for Photonic Entanglement Witnessing" a cura del Quantum Theory Groupdel Dipartimento di Fisica e Chimica Emilio Segrè - DiFC dell’Università degli Studi di Palermo è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista “Science Advances”.

Il lavoro è frutto della collaborazione con il Quantum Technology Lab del Dipartimento di Fisica dell'Università di Milano e i membri del gruppo sperimentale di informazione quantistica dell'Università la Sapienza di Roma.

«Stimare con precisione le proprietà degli stati quantistici è fondamentale per il progresso delle tecnologie quantistiche – spiega Luca Innocenti, ricercatore del DiFC e tra gli autori dell’articolo - Tuttavia, questo compito è piuttosto impegnativo perché richiede complicati modelli di un apparato di misura, spesso basati su numerose assunzioni riguardanti i loro principi operativi. Anche le più piccole imprecisioni in questi modelli possono compromettere in modo significativo la precisione della ricostruzione delle proprietà e l'affidabilità delle previsioni».

La collaborazione tra UniPa, UniMi e Sapienza ha dimostrato la possibilità di sfruttare un'alternativa efficace – basata sul cosiddetto “quantum reservoir computing” che combina dinamica quantistica e tecniche di inferenza ispirate al machine learning - per stimare le caratteristiche quantistiche direttamente dai dati sperimentali, senza la necessità di una comprensione profonda della configurazione sperimentale.

I risultati sperimentali ottenuti usando la piattaforma fotonica del gruppo de la Sapienza hanno confermato le aspettative teoriche formulate dai team UniPa e UniMi, tra i primi gruppi al mondo ad aver intuito il potenziale del quantum reservoir computing per la validazione diretta delle proprietà di un sistema quantistico che non richieda né la comprensione profonda della configurazione sperimentale, né il suo difficile controllo.

«Questi dati gettano le basi per la valutazione delle caratteristiche di un processore quantistico senza la dispendiosa calibrazione di complicati apparati di misura - afferma il prof. Salvatore Lorenzo, componente del team UniPa che ha firmato il lavoro – Si tratta di un progresso che può rivelarsi significativo nel design delle future tecnologie quantistiche per la computazione e la sensoristica».

«Nel corso degli ultimi anni - dichiara il prof. Mauro Paternostro del DiFC che, con il prof. Sciarrino de La Sapienza, ha coordinato il progetto - il nostro gruppo ha sviluppato una competenza di altissimo livello sulle tecniche per il quantum reservoir computing, come riconosciuto dal prestigio di questa pubblicazione e dal successo nell’assicurarci fondi di ricerca competitivi esplicitamente dedicati al loro sviluppo».

«Questi risultati – conclude il prof. Gioacchino Massimo Palma, autore dell’articolo e Direttore del DiFC - si incardinano perfettamente nella recente strategia italiana per le tecnologie quantistiche, alla cui stesura UNIPA ha contribuito significativamente».