Un passo più vicini alla supremazia quantistica

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1 Roma, 18/06/2015 COMUNICATO STAMPA Un passo più vicini alla supremazia quantistica Un team della Sapienza realizza per la prima volta lo schema per incrementare esponenzialmente l'efficienza dei simulatori fotonici quantistici. Le ricerche pubblicate sulla rivista americana Science Advances Il computer quantistico è una delle pietre filosofali della fisica moderna. È un dispositivo che permetterebbe di effettuare operazioni di calcolo a velocità impensabili per i dispositivi classici, sfruttando le leggi che regolano i sistemi microscopici. La sua realizzazione richiederebbe un salto tecnologico ancora al di là delle attuali possibilità e metterebbe in crisi uno degli attuali fondamenti della teoria computazionale, la Tesi di Church-Turing Estesa. Questa tesi afferma che qualsiasi sistema fisico effettui una qualche computazione è replicabile da una Macchina di Turing (ovvero dai computer oggi disponibili). Realizzare un dispositivo quantistico con capacità superiori a quelle di un computer classico almeno in uno specifico ambito non richiede però lo sforzo tecnologico necessario per realizzare un vero e proprio computer quantistico universale, e, anzi, il raggiungimento di questo obiettivo, che ci porterebbe nel regime di supremazia quantistica, sembra un traguardo sempre più vicino, anche grazie alle attività di ricerca Sapienza. Si tratterebbe, in poche parole, di realizzare il più semplice dispositivo contenente l'essenza, se non le piene capacità, della supremazia quantistica: esso costituirebbe il primo esempio embrionale di computer quantistico, analogamente a ciò che le prime macchine elettroniche come Colossus, realizzata da Alan Turing per decrittare il sistema di codifica Enigma, rappresentarono per l'informatica odierna; e, analogamente al caso di Enigma, il punto cruciale sta nella velocità di esecuzione dell'algoritmo. Un contributo in questo senso è arrivato dai fisici del gruppo di Informazione Quantistica della Sapienza di Roma, in collaborazione con l'istituto di Fotonica e Nanotecnologie - CNR e con l'universidade Federal Fluminense in Brasile ed è stato appena pubblicato dalla rivista Sapienza Università di Roma CF PI Capo Ufficio Stampa: Alessandra Bomben Addetti Stampa: Christian Benenati - Marino Midena - Barbara Sabatini - Stefania Sepulcri Addetto Comunicazione: Danny Cinalli Piazzale Aldo Moro 5, Roma T (+39) F (+39) comunicazione@uniroma1.it stampa@uniroma1.it

2 Fisica: a La Sapienza il computer quantistico prende forma I dettagli dell esperimento sono stati descritti sulla rivista Science Advances 18 giugno :21 - F.F. Fino ad oggi il computer quantistico era piu o meno una grande aspirazione. Oggi, grazie ad un lavoro messo in atto da ricercatori de La Sapienza di Roma questo progetto assume una dimensione concreta, mai raggiunta. La squadra guidata da Fabio Sciarrino, docente del Dipartimento di Fisica della Sapienza della quale fano parte anche ricercatori dell Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR, ha realizzato, quello, che a tutti gli effetti potrebbe essere il primo circuito di base del futuro computer quantistico. I dettagli dell esperimento sono stati descritti sulla rivista Science Advances. Certo siamo ancora molto lontani dal riuscire a realizzare un comuter quantistico, una macchina cioe in grado di svolgere

3 simultaneamente miliardi di operazioni in piu di quelle attuali, ma l esperimento romano rappresenta, senza ombra di dubbio, un fondamentale passo in avanti in questa direzione. I ricercatori de La Sapienza sono infatti riusciti a concretizzare in un circuito estremamente complesso costituito da fibre ottiche e da generatori di fotoni in serie, gli avanzamenti teorici proposti in diversi centri di ricerca nel mondo tra cui anche il MIT di Boston. Gia nel 2010, due ricercatori teorici del MIT, Scott Aaronson ed Alex Arkhipov, hanno dimostrato teoricamente che un dispositivo costituito da alcune decine di fotoni che interagiscano all interno di un circuito ottico e in grado di eseguire un algoritmo di campionamento, noto come Boson Sampling, che non puo essere replicato dai migliori computer classici di oggi. Ma il problema principale rimane l implementazione dell algoritmo e la tecnica di generazione di fotoni: l attuale metodologia utilizza potenti impulsi laser focalizzati su speciali cristalli, ma una singola sorgente di fotoni di questo tipo agisce in maniera probabilistica e non rende possibile prevedere il momento esatto in cui il fotone sara generato, ne consente di estrarre piu di due fotoni per volta. Due team di ricerca dell Universita di Bristol ed Oxford hanno percio pensato ad una batteria di sorgenti in parallelo, ciascuna connessa ad un differente input del circuito ottico: uno schema concettualmente simile ad un computer con piu processori che elaborano separatamente diverse parti di uno stesso problema. Di quest idea, denominata Scattershot Boson Sampling, il team condotto da Fabio Sciarrino, ha messo a punto la prima realizzazione sperimentale, costituita da sei sorgenti di fotoni connesse in parallelo ad un circuito ottico, una complessa struttura realizzata dal gruppo diretto da Roberto Osellame dell Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR di Milano costituita da una fitta rete di maglie disegnate tramite scrittura laser in un chip di vetro. L utilizzo di sei sorgenti in parallelo costituisce un avanzamento sperimentale di notevole efficacia, che ha dimostrato la fattibilita in principio dello schema, indicando lo Scattershot Boson Sampling come uno dei migliori candidati al raggiungimento del traguardo della supremazia quantistica. L esperimento ha richiesto un notevole sforzo sperimentale, dato che ottenere interferenza quantistica con fotoni emessi da diverse sorgenti e un compito difficile spiega Marco Bentivegna, dottorando del gruppo Tipicamente gli esperimenti di questo tipo utilizzano un solo cristallo di generazione, che produce fotoni lungo 2-4 possibili cammini. Nel nostro esperimento abbiamo 3 cristalli e 12 cammini, della lunghezza di svariati metri e dalla complicata geometria, che dovevano essere identici a meno di pochi micron, molto meno dello spessore di un capello. La riuscita dell esperimento e stata possibile grazie alla sinergia fra l utilizzo delle tecniche piu avanzate della fotonica integrata e dell esperienza del gruppo di Roma nell utilizzo di sorgenti multiple di fotoni. In aggiunta, sono state utilizzati protocolli di controllo della validita dei risultati, dimostrati dalla stessa collaborazione l anno scorso sulla rivista Nature Photonics. Il prossimo obiettivo su cui stiamo lavorando spiega Fabio Sciarrino, coordinatore della ricerca e la realizzazione direttamente su chip di sorgenti di fotoni, circuiti integrati e detectors. Si tratta di una sfida tecnologica che vede coinvolti diversi gruppi di ricerca nel mondo. Noi lavoriamo in stretta sinergia con due gruppi di ricerca del CNR. Proprio su queste tematiche la Sapienza guida un nuovo progetto europeo, QUCHIP, che coinvolge nove partners europei e che ha come obiettivo lo sviluppo di un simulatore quantistico su chip.

4 18 giugno 2015 Sapienza Università di Roma: Un passo più vicini alla supremazia quantistica Dalla rivista Comunicato stampa - Un team della Sapienza realizza per la prima volta lo schema per incrementare esponenzialmente l'efficienza dei simulatori fotonici quantistici. Le ricerche pubblicate sulla rivista americana Science Advances Roma, 18 giugno Il computer quantistico è una delle pietre filosofali della fisica moderna. È un dispositivo che permetterebbe di effettuare operazioni di calcolo a velocità impensabili per i dispositivi classici, sfruttando le leggi che regolano i sistemi microscopici. La sua realizzazione richiederebbe un salto tecnologico ancora al di là delle attuali possibilità e metterebbe in crisi uno degli attuali fondamenti della teoria computazionale, la Tesi di Church-Turing Estesa. Questa tesi afferma che qualsiasi sistema fisico effettui una qualche computazione è replicabile da una Macchina di Turing (ovvero dai computer oggi disponibili). Realizzare un dispositivo quantistico con capacità superiori a quelle di un computer classico almeno in uno specifico ambito non richiede però lo sforzo tecnologico necessario per realizzare un vero e proprio computer quantistico universale, e, anzi, il raggiungimento di questo obiettivo, che ci porterebbe nel regime di supremazia quantistica, sembra un traguardo sempre più vicino, anche grazie alle attività di ricerca Sapienza. Si tratterebbe, in poche parole, di realizzare il più semplice dispositivo contenente l'essenza, se non le piene capacità, della supremazia quantistica: esso costituirebbe il primo esempio embrionale di computer quantistico, analogamente a ciò che le prime macchine elettroniche come Colossus, realizzata da Alan Turing per decrittare il sistema di codifica Enigma, rappresentarono per l'informatica odierna; e, analogamente al caso di Enigma, il punto cruciale sta nella velocità di esecuzione dell'algoritmo. Un contributo in questo senso è arrivato dai fisici del gruppo di Informazione Quantistica della Sapienza di Roma, in collaborazione con l'istituto di Fotonica e Nanotecnologie - CNR e con l'universidade Federal Fluminense in Brasile ed è stato appena pubblicato dalla rivista americana Science Advances, proprio grazie all'utilizzo delle tecniche più avanzate della fotonica integrata e all'esperienza del gruppo di Informazione Quantistica di Roma. Già nel 2010, due ricercatori teorici del MIT, Scott Aaronson ed Alex Arkhipov, hanno dimostrato teoricamente che un dispositivo costituito da alcune decine di fotoni che interagiscano all'interno di un circuito ottico è in grado di eseguire un algoritmo di campionamento, noto come Boson Sampling, che non può essere replicato dai migliori computer classici di oggi. Ma il problema principale rimane

5 l implementazione dell'algoritmo e la tecnica di generazione di fotoni: l'attuale metodologia utilizza potenti impulsi laser focalizzati su speciali cristalli, ma una singola sorgente di fotoni di questo tipo agisce in maniera probabilistica e non rende possibile prevedere il momento esatto in cui il fotone sarà generato, né consente di estrarre più di due fotoni per volta. Due team di ricerca dell'università di Bristol ed Oxford hanno perciò pensato ad una batteria di sorgenti in parallelo, ciascuna connessa ad un differente input del circuito ottico: uno schema concettualmente simile ad un computer con più processori che elaborano separatamente diverse parti di uno stesso problema. Di quest idea, denominata Scattershot Boson Sampling, il team condotto da Fabio Sciarrino, docente del Dipartimento di Fisica della Sapienza, ha messo a punto la prima realizzazione sperimentale, costituita da sei sorgenti di fotoni connesse in parallelo ad un circuito ottico, una complessa struttura realizzata dal gruppo diretto da Roberto Osellame dell'istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR di Milano, costituita da una fitta rete di maglie disegnate tramite scrittura laser in un chip di vetro. L'utilizzo di sei sorgenti in parallelo costituisce un avanzamento sperimentale di notevole efficacia, che ha dimostrato la fattibilità in principio dello schema, indicando lo Scattershot Boson Sampling come uno dei migliori candidati al raggiungimento del traguardo della supremazia quantistica. L'esperimento ha richiesto un notevole sforzo sperimentale, dato che ottenere interferenza quantistica con fotoni emessi da diverse sorgenti è un compito difficile spiega Marco Bentivegna, dottorando del gruppo Tipicamente gli esperimenti di questo tipo utilizzano un solo cristallo di generazione, che produce fotoni lungo 2-4 possibili cammini. Nel nostro esperimento abbiamo 3 cristalli e 12 cammini, della lunghezza di svariati metri e dalla complicata geometria, che dovevano essere identici a meno di pochi micron, molto meno dello spessore di un capello. La riuscita dell'esperimento è stata possibile grazie alla sinergia fra l'utilizzo delle tecniche più avanzate della fotonica integrata e dell'esperienza del gruppo di Roma nell'utilizzo di sorgenti multiple di fotoni. In aggiunta, sono state utilizzati protocolli di controllo della validità dei risultati, dimostrati dalla stessa collaborazione l'anno scorso (Spagnolo et al. Nature Photonics 8, , 2014). Il prossimo obiettivo su cui stiamo lavorando spiega Fabio Sciarrino, coordinatore della ricerca è la realizzazione direttamente su chip di sorgenti di fotoni, circuiti integrati e detectors. Si tratta di una sfida tecnologica che vede coinvolti diversi gruppi di ricerca nel mondo. Noi lavoriamo in stretta sinergia con due gruppi di ricerca del CNR. Proprio su queste tematiche la Sapienza guida un nuovo progetto europeo, QUCHIP, che coinvolge nove partners europei e che ha come obiettivo lo sviluppo di un simulatore quantistico su chip.

6 18 giugno 2015 Quantistica, super computer e simulatori fotonici nella ricerca La Sapienza Università degli Studi di Roma La Sapienza Un passo più vicini alla supremazia quantistica Comunicazione Quantistica Un team della Sapienza realizza per la prima volta lo schema per incrementare esponenzialmente l efficienza dei simulatori fotonici quantistici. Le ricerche pubblicate sulla rivista americana Science Advances Il computer quantistico è una delle pietre filosofali della fisica moderna. È un dispositivo che permetterebbe di effettuare operazioni di calcolo a velocità impensabili per i dispositivi classici, sfruttando le leggi che regolano i sistemi microscopici. La sua realizzazione richiederebbe un salto tecnologico ancora al di là delle attuali possibilità e metterebbe in crisi uno degli attuali fondamenti della teoria computazionale, la Tesi di Church-Turing Estesa. Questa tesi afferma che qualsiasi sistema fisico effettui una qualche computazione è replicabile da una Macchina di Turing (ovvero dai computer oggi disponibili).

7 La ricerca sulla quantistica,università degli Studi di Roma La Sapienza Realizzare un dispositivo quantistico con capacità superiori a quelle di un computer classico almeno in uno specifico ambito non richiede però lo sforzo tecnologico necessario per realizzare un vero e proprio computer quantistico universale, e, anzi, il raggiungimento di questo obiettivo, che ci porterebbe nel regime di supremazia quantistica, sembra un traguardo sempre più vicino, anche grazie alle attività di ricerca Sapienza. Si tratterebbe, in poche parole, di realizzare il più semplice dispositivo contenente l essenza, se non le piene capacità, della supremazia quantistica: esso costituirebbe il primo esempio embrionale di computer quantistico, analogamente a ciò che le prime macchine elettroniche come Colossus, realizzata da Alan Turing per decrittare il sistema di codifica Enigma, rappresentarono per l informatica odierna; e, analogamente al caso di Enigma, il punto cruciale sta nella velocità di esecuzione dell algoritmo. Un contributo in questo senso è arrivato dai fisici del gruppo di Informazione Quantistica della Sapienza di Roma, in collaborazione con l Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR e con l Universidade Federal Fluminense in Brasile ed è stato appena pubblicato dalla rivista americana Science Advances, proprio grazie all utilizzo delle tecniche più avanzate della fotonica integrata e all esperienza del gruppo di Informazione Quantistica di Roma. Già nel 2010, due ricercatori teorici del MIT, Scott Aaronson ed Alex Arkhipov, hanno dimostrato teoricamente che un dispositivo costituito da alcune decine di fotoni che interagiscano all interno di un circuito ottico è in grado di eseguire un algoritmo di campionamento, noto come Boson Sampling, che non può essere replicato dai migliori computer classici di oggi. Ma il problema principale rimane l implementazione dell algoritmo e la tecnica di generazione di fotoni: l attuale metodologia utilizza potenti impulsi laser focalizzati su speciali cristalli, ma una singola sorgente di fotoni di questo tipo agisce in maniera probabilistica e non rende possibile prevedere il momento esatto in cui il fotone sarà generato, né consente di estrarre più di due fotoni per volta. Due team di ricerca dell Università di Bristol ed Oxford hanno perciò pensato ad una batteria di sorgenti in parallelo, ciascuna connessa ad un differente input del circuito ottico: uno schema concettualmente simile ad un computer con più processori che elaborano separatamente diverse parti di uno stesso problema. Di quest idea, denominata Scattershot Boson Sampling, il team condotto da Fabio Sciarrino, docente del Dipartimento di Fisica della Sapienza, ha messo a punto la prima realizzazione sperimentale, costituita da sei sorgenti di fotoni connesse in parallelo ad un circuito ottico, una complessa struttura realizzata dal gruppo diretto da Roberto Osellame dell Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR di Milano, costituita da una fitta rete di maglie disegnate tramite scrittura laser in un chip di vetro. L utilizzo di sei sorgenti in parallelo costituisce un avanzamento sperimentale di notevole efficacia, che ha dimostrato la fattibilità in principio dello schema, indicando lo Scattershot Boson Sampling come uno dei migliori candidati al raggiungimento del traguardo della supremazia quantistica. L esperimento ha richiesto un notevole sforzo sperimentale, dato che ottenere interferenza quantistica con fotoni emessi da diverse sorgenti è un compito difficile spiega Marco Bentivegna, dottorando del gruppo Tipicamente gli esperimenti di questo tipo utilizzano un solo cristallo di generazione, che produce fotoni lungo 2-4 possibili cammini. Nel nostro esperimento abbiamo 3 cristalli e 12 cammini, della lunghezza di svariati metri e dalla complicata geometria, che dovevano essere identici a meno di pochi micron, molto meno dello spessore di un capello.

8 La riuscita dell esperimento è stata possibile grazie alla sinergia fra l utilizzo delle tecniche più avanzate della fotonica integrata e dell esperienza del gruppo di Roma nell utilizzo di sorgenti multiple di fotoni. In aggiunta, sono state utilizzati protocolli di controllo della validità dei risultati, dimostrati dalla stessa collaborazione l anno scorso (Spagnolo et al. Nature Photonics 8, , 2014). Il prossimo obiettivo su cui stiamo lavorando spiega Fabio Sciarrino, coordinatore della ricerca è la realizzazione direttamente su chip di sorgenti di fotoni, circuiti integrati e detectors. Si tratta di una sfida tecnologica che vede coinvolti diversi gruppi di ricerca nel mondo. Noi lavoriamo in stretta sinergia con due gruppi di ricerca del CNR. Proprio su queste tematiche la Sapienza guida un nuovo progetto europeo, QUCHIP, che coinvolge nove partners europei e che ha come obiettivo lo sviluppo di un simulatore quantistico su chip.

9 Ricerca e Sviluppo Fisica: a La Sapienza il computer quantistico prende forma 13:02 18 GIU 2015 (AGI) - Roma, 18 giu. - Fino ad oggi il computer quantistico era piu' o meno una grande aspirazione. Oggi, grazie ad un lavoro messo in atto da ricercatori de La Sapienza di Roma questo progetto assume una dimensione concreta, mai raggiunta. La squadra guidata da Fabio Sciarrino, docente del Dipartimento di Fisica della Sapienza della quale fano parte anche ricercatori dell'istituto di Fotonica e Nanotecnologie - CNR, ha realizzato, quello, che a tutti gli effetti potrebbe essere il primo circuito di base del futuro computer quantistico. I dettagli dell'esperimento sono stati descritti sulla rivista Science Advances. Certo siamo ancora molto lontani dal riuscire a realizzare un comuter quantistico, una macchina cioe' in grado di svolgere simultaneamente miliardi di operazioni in piu' di quelle attuali, ma l'esperimento romano rappresenta, senza ombra di dubbio, un fondamentale passo in avanti in questa direzione. I ricercatori de La Sapienza sono infatti riusciti a concretizzare in un circuito estremamente complesso costituito da fibre ottiche e da generatori di fotoni in serie, gli avanzamenti teorici proposti in diversi centri di ricerca nel mondo tra cui anche il MIT di Bosto. Gia' nel 2010, due ricercatori teorici del MIT, Scott Aaronson ed Alex Arkhipov, hanno dimostrato teoricamente che un dispositivo costituito da alcune decine di fotoni che interagiscano all'interno di un circuito ottico e' in grado di eseguire un algoritmo di campionamento, noto come Boson Sampling, che non puo' essere replicato dai migliori computer classici di oggi. Ma il problema principale rimane l'implementazione dell'algoritmo e la tecnica di generazione di fotoni: l'attuale metodologia utilizza potenti impulsi laser focalizzati su speciali cristalli, ma una singola sorgente di fotoni di questo tipo agisce in maniera probabilistica e non rende possibile prevedere il momento esatto in cui il fotone sara' generato, ne' consente di estrarre piu' di due fotoni per volta. Due team di ricerca dell'universita' di Bristol ed Oxford hanno percio' pensato ad una batteria di sorgenti in parallelo, ciascuna connessa ad un differente input del circuito ottico: uno schema concettualmente simile ad un computer con piu' processori che elaborano separatamente diverse parti di uno stesso problema. Di quest'idea, denominata Scattershot Boson Sampling, il team condotto da Fabio Sciarrino, ha messo a punto la prima realizzazione sperimentale, costituita da sei sorgenti di fotoni connesse in parallelo ad un circuito ottico, una complessa struttura realizzata dal gruppo diretto da Roberto Osellame dell'istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR di Milano costituita da una fitta rete di maglie disegnate tramite scrittura laser in un chip di vetro. L'utilizzo di sei sorgenti in parallelo costituisce un avanzamento sperimentale di notevole efficacia, che ha dimostrato la fattibilita' in principio dello schema, indicando lo Scattershot Boson Sampling come uno dei migliori candidati al raggiungimento del traguardo della supremazia quantistica. "L'esperimento ha richiesto un notevole sforzo sperimentale, dato che ottenere interferenza quantistica con fotoni emessi da diverse sorgenti e' un compito difficile" spiega Marco Bentivegna, dottorando del gruppo

10 "Tipicamente gli esperimenti di questo tipo utilizzano un solo cristallo di generazione, che produce fotoni lungo 2-4 possibili cammini. Nel nostro esperimento abbiamo 3 cristalli e 12 cammini, della lunghezza di svariati metri e dalla complicata geometria, che dovevano essere identici a meno di pochi micron, molto meno dello spessore di un capello''. La riuscita dell'esperimento e' stata possibile grazie alla sinergia fra l'utilizzo delle tecniche piu' avanzate della fotonica integrata e dell'esperienza del gruppo di Roma nell'utilizzo di sorgenti multiple di fotoni. In aggiunta, sono state utilizzati protocolli di controllo della validita' dei risultati, dimostrati dalla stessa collaborazione l'anno scorso sulla rivista Nature Photonics. "Il prossimo obiettivo su cui stiamo lavorando - spiega Fabio Sciarrino, coordinatore della ricerca "e' la realizzazione direttamente su chip di sorgenti di fotoni, circuiti integrati e detectors. Si tratta di una sfida tecnologica che vede coinvolti diversi gruppi di ricerca nel mondo. Noi lavoriamo in stretta sinergia con due gruppi di ricerca del CNR. Proprio su queste tematiche la Sapienza guida un nuovo progetto europeo, QUCHIP, che coinvolge nove partners europei e che ha come obiettivo lo sviluppo di un simulatore quantistico su chip''.(agi).

11 Pag 2 americana Science Advances, proprio grazie all'utilizzo delle tecniche più avanzate della fotonica integrata e all'esperienza del gruppo di Informazione Quantistica di Roma. Già nel 2010, due ricercatori teorici del MIT, Scott Aaronson ed Alex Arkhipov, hanno dimostrato teoricamente che un dispositivo costituito da alcune decine di fotoni che interagiscano all'interno di un circuito ottico è in grado di eseguire un algoritmo di campionamento, noto come Boson Sampling, che non può essere replicato dai migliori computer classici di oggi. Ma il problema principale rimane l implementazione dell'algoritmo e la tecnica di generazione di fotoni: l'attuale metodologia utilizza potenti impulsi laser focalizzati su speciali cristalli, ma una singola sorgente di fotoni di questo tipo agisce in maniera probabilistica e non rende possibile prevedere il momento esatto in cui il fotone sarà generato, né consente di estrarre più di due fotoni per volta. Due team di ricerca dell'università di Bristol ed Oxford hanno perciò pensato ad una batteria di sorgenti in parallelo, ciascuna connessa ad un differente input del circuito ottico: uno schema concettualmente simile ad un computer con più processori che elaborano separatamente diverse parti di uno stesso problema. Di quest idea, denominata Scattershot Boson Sampling, il team condotto da Fabio Sciarrino, docente del Dipartimento di Fisica della Sapienza, ha messo a punto la prima realizzazione sperimentale, costituita da sei sorgenti di fotoni connesse in parallelo ad un circuito ottico, una complessa struttura realizzata dal gruppo diretto da Roberto Osellame dell'istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR di Milano, costituita da una fitta rete di maglie disegnate tramite scrittura laser in un chip di vetro. L'utilizzo di sei sorgenti in parallelo costituisce un avanzamento sperimentale di notevole efficacia, che ha dimostrato la fattibilità in principio dello schema, indicando lo Scattershot Boson Sampling come uno dei migliori candidati al raggiungimento del traguardo della supremazia quantistica. L'esperimento ha richiesto un notevole sforzo sperimentale, dato che ottenere interferenza quantistica con fotoni emessi da diverse sorgenti è un compito difficile spiega Marco Bentivegna, dottorando del gruppo Tipicamente gli esperimenti di questo tipo utilizzano un solo cristallo di generazione, che produce fotoni lungo 2-4 possibili cammini. Nel nostro esperimento abbiamo 3 cristalli e 12 cammini, della lunghezza di svariati metri e dalla complicata geometria, che dovevano essere identici a meno di pochi micron, molto meno dello spessore di un capello. La riuscita dell'esperimento è stata possibile grazie alla sinergia fra l'utilizzo delle tecniche più avanzate della fotonica integrata e dell'esperienza del gruppo di Roma nell'utilizzo di sorgenti multiple di fotoni. In aggiunta, sono state utilizzati protocolli di controllo della validità dei risultati, dimostrati dalla stessa collaborazione l'anno scorso (Spagnolo et al. Nature Photonics 8, , 2014).

12 Pag 3 Il prossimo obiettivo su cui stiamo lavorando spiega Fabio Sciarrino, coordinatore della ricerca è la realizzazione direttamente su chip di sorgenti di fotoni, circuiti integrati e detectors. Si tratta di una sfida tecnologica che vede coinvolti diversi gruppi di ricerca nel mondo. Noi lavoriamo in stretta sinergia con due gruppi di ricerca del CNR. Proprio su queste tematiche la Sapienza guida un nuovo progetto europeo, QUCHIP, che coinvolge nove partners europei e che ha come obiettivo lo sviluppo di un simulatore quantistico su chip. Focus La ricerca è stata finanziata, per il quinquennio , dallo European Research Council mediante il progetto 3D-QUEST ( coordinato da Fabio Sciarrino, nell ambito del programma IDEAS, e dal progetto europeo QUCHIP ( iniziato nel 2015 e della durata di tre anni. L'obiettivo del progetto QUCHIP è di sviluppare nuovi dispositivi di fotonica integrata in grado di manipolare la propagazione dei fotoni al fine di realizzare un simulatore quantistico. Il team dell Experimental Scattershot Boson Sampling è costituito da: Marco Bentivegna, Nicolò Spagnolo, Chiara Vitelli, Fulvio Flamini, Niko Viggianiello, Ludovico Latmiral, Paolo Mataloni, Daniel J. Brod, Ernesto F. Galvao, Andrea Crespi, Roberta Ramponi, Roberto Osellame, e Fabio Sciarrino Info Fabio Sciarrino - Dipartimento di Fisica Sapienza T (+39) F (+39) fabio.sciarrino@uniroma1.it Riferimento all articolo M. Bentivegna, N. Spagnolo, C. Vitelli, F. Flamini, N. Viggianiello, L. Latmiral, P. Mataloni, D. J. Brod, E. F. Galvao, A. Crespi, R. Ramponi, R. Osellame, F. Sciarrino, Experimental scattershot boson sampling, Science Advances 1, e (2015).