Lo studio dal titolo “Experimental property reconstruction in a photonic quantum extreme learning machine” condotto da un team di ricercatori del Quantum theory group del dipartimento di Fisica e Chimica “Emilio Segrè” (DiFC) dell’Università degli Studi di Palermo, è stato pubblicato sulla rivista scientifica “Physical Review Letters”, selezionato come “Editors’ Suggestion” ed incluso nel “Physics Magazine” della American physical society.
La ricerca è frutto di un’ampia collaborazione che coinvolge Luca Innocenti, Salvatore Lorenzo, Gioacchino Massimo Palma e Mauro Paternostro del DiFC, il Quantum Lab de La Sapienza, Università di Roma, il Dipartimento di Fisica dell’Università Statale di Milano e il Quantum Technology Group della Queen’s University Belfast (Regno Unito).
L’articolo riporta la prima realizzazione sperimentale - basata sull’analisi teorica del Quantum Theory Group UniPa e implementata nei laboratori della Sapienza di Roma - di una Quantum Extreme Learning Machine (Qelm), un modello di machine learning che, sfruttando le peculiarità della meccanica quantistica, è in grado di ricostruire fedelmente le proprietà di un segnale sconosciuto.
“L’uso di tecniche sofisticate di machine learning quali le Extreme Learning Machines – spiega il dottor Innocenti – permette l’inferenza diretta delle proprietà fondamentali di sistemi quantistici con pochissime risorse e senza la conoscenza dettagliata del sistema stesso”.
“La potentissima risorsa rappresentata dall’interferenza quantistica, che è alla base di una Qelm – continua il professor Lorenzo – è cruciale nella progettazione di nuove metodologie per la manipolazione e la ricostruzione di informazione codificata in sistemi quantistici”.
“Il Quantum theory group del DiFC è all’avanguardia nello studio teorico e lo sviluppo di queste metodologie – spiega il professore Palma, direttore del DiFC e presidente della Società italiana di scienze e tecnologie quantistiche – che possono avere un impatto significativo nello sviluppo di una nuova generazione di tecnologie quantistiche”.
“Grazie al lavoro sperimentale del gruppo di Roma – commenta il professor Paternostro – abbiamo realizzato il primo studio capace di traslare uno schema teorico di Qelm in una piattaforma fotonica di grande rilevanza per lo sviluppo della computazione quantistica. Ci aspettiamo un grande impatto nella comunità quantum tutta e una ricaduta significativa per lo sviluppo di nuove metodologie quantistiche per l’inferenza”.
“Solo una piccola parte, circa uno su sei, dei contributi scientifici pubblicati sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters vengono selezionati come Editors’ Suggestions e scelti per essere inclusi in Physics Magazine – conclude il team – I criteri di selezione, che si basano sull’impatto, la chiarezza, e l’importanza di un contributo scientifico, sono tra i più stringenti nell’editoria scientifica in campo fisico”.