Els físics fan un gran avenç amb el nou dispositiu quàntic

Un equip de físics de la Universitat de Viena ha creat un nou dispositiu quàntic anomenat memristor quàntic, que podria combinar els mons de la intel·ligència artificial (IA) i la tecnologia quàntica. L'experiment, que es va dur a terme juntament amb el National Research Council (CNR) i el Politecnico di Milano a Itàlia, es va realitzar amb un processador quàntic integrat que funciona amb fotons individuals. 

La investigació es va publicar a la revista Fotònica de la natura. 

Descobrint el Memristor

Les aplicacions d'intel·ligència artificial es basen en xarxes neuronals inspirades en l'estructura biològica del cervell humà i s'entrenen matemàticament fins que poden dur a terme tasques humanes com el reconeixement facial, la conducció o la interpretació d'imatges. Una de les principals àrees d'investigació en aquests camps, tant a l'acadèmia com a la indústria, és la integració de dispositius que puguin realitzar càlculs de manera ràpida i eficient. 

L'any 2008, hi va haver un gran salt endavant en el camp amb el descobriment del memristor, que és un dispositiu que canvia la seva resistència en funció d'una memòria del corrent passat. Després del descobriment del memristor, els científics van saber que el comportament dels memristors era similar al de les sinapsis neuronals. Això ha fet que el memristor esdevingui una part important de les arquitectures neuromòrfiques. 

Enginyeria del Memristor Quàntic

El grup de físics experimentals estava dirigit pel professor Phillip Walther i el doctor Roberto Osellame, i van demostrar com es podia dissenyar un dispositiu amb el mateix comportament que un memristor. Aquest dispositiu també actua sobre els estats quàntics i pot codificar i transmetre informació quàntica, cosa que fa que s'anomena "memristor quàntic". És extremadament difícil crear un dispositiu d'aquest tipus donada la dinàmica d'un memristor, que sovint contradiu el comportament quàntic típic. 

L'equip es basava en fotons individuals i la seva capacitat de propagar-se simultàniament en una superposició de dos o més camins. Això és el que va ajudar de manera espectacular l'equip a realitzar aquest dispositiu. 

Van dur a terme un experiment on es van propagar fotons únics al llarg de guies d'ona escrites amb làser sobre un substrat de vidre. Aquests fotons individuals es van guiar per una superposició de diversos camins, i un d'aquests camins es va utilitzar per mesurar el flux de fotons que es mouen a través del dispositiu. La quantitat d'aquests fotons modula la transmissió a l'altra sortida, la qual cosa aconsegueix el comportament desitjat similar a un memristor. 

Els investigadors també van poder realitzar simulacions que demostren que les xarxes òptiques amb memristors quàntics es poden utilitzar per aprendre tasques clàssiques i quàntiques. Això és el que va portar l'equip a creure que el memristor quàntic és el que es necessita per fusionar els camps de la IA i la informàtica quàntica. 

Michele Spagnolo és el primer autor de la investigació. 

"Desbloquejar tot el potencial dels recursos quàntics dins de la intel·ligència artificial és un dels majors reptes de la investigació actual en física quàntica i informàtica", va dir Spagnolo.