Fisica: all’Università di Parma nascono nuovi metodi di simulazione quantistica

Parma, 13 luglio 2021 - All’Università di Parma si sviluppano nuovi metodi per la simulazione quantistica. Lo conferma uno studio pubblicato sulla rivista Physical Review Letters dell’American Physical Society.

Una simulazione quantistica consiste nel manipolare in laboratorio un sistema microscopico, in modo tale che il suo comportamento simuli quello di un sistema quantistico più complesso, più difficile o addirittura impossibile da riprodurre.

Il focus del lavoro, condotto dal Dipartimento di Scienze Matematiche, Fisiche e Informatiche dell’Università di Parma in collaborazione con l’Imperial College di Londra, è la realizzazione di una strategia di simulazione quantistica per lo studio di interazioni particolarmente complesse tra i costituenti di un sistema quantistico. La strategia si fonda su un approccio bottom-up, in cui le interazioni desiderate vengono prima ingegnerizzate su un numero minimo di costituenti, e in seguito riprodotte in larga scala sull’intero sistema.

L’interazione tra le particelle che precedentemente vedeva coinvolti due elementi alla volta, ora si sviluppa contemporaneamente fra tre o più elementi. Queste nuove interazioni sono alla base di modelli avanguardistici per la computazione quantistica e di fenomeni della fisica ad alte energie. I risultati aprono quindi le porte alla riproduzione in laboratorio di sistemi caratterizzati da interazioni controllabili e altamente correlati, favorendo l’implementazione di algoritmi quantistici e l’indagine di stati esotici della materia e della dinamica quantistica di non equilibrio.

Il lavoro è frutto della collaborazione tra Sandro Wimberger e Stefano Carretta del Dipartimento di Scienze Matematiche, Fisiche e Informatiche e il gruppo di Florian Mintert, docente dell’Imperial College. La collaborazione si è realizzata grazie al premio “Bando Leonardo da Vinci” conferito a Francesco Petiziol (primo autore dell’articolo) durante il dottorato nell’Ateneo di Parma, e al progetto Europeo “Scaling Up quantum computation with MOlecular spins (SUMO)” del programma “QuantERA ERANET Cofund in Quantum Technologies” co-finanziato dal Ministero dell'Università e della Ricerca, al quale l’Università di Parma partecipa tramite il consorzio INSTM.