La regola di Bayes applicata alla meccanica quantistica: la svolta arriva da tre università
Un reverendo del Settecento ideò una formula basata sulla probabilità, capace di prevedere cause e conseguenze. Oggi quella stessa regola trova nuove applicazioni nella fisica e nella medicina.
Thomas Bayes fu un reverendo famoso per un importante teorema della probabilità delle cause, porta ancora oggi il suo nome. Partendo dalla probabilità composta e dalla probabilità assoluta, calcola la probabilità di una causa che ha provocato un evento verificato. Si tratta, quindi, di uno strumento di matematica, logica e dinamica utile per studiare eventi accaduti o che possono accadere.
Un team internazionale di scienziati ha applicato la regola di Bayes alla fisica quantistica, una disciplina e teoria fisica che descrive il comportamento della materia, della radiazione e delle reciproche interazioni. Si occupa, così, anche di energia atomica e subatomica. Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters, guidato da tre illustri scienziati: Valerio Scarani (Centre for Quantum Technologies), Ge Bai (Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong) e Francesco Buscemi (Università di Nagoya).
La regola di Bayes, scrivono gli esperti, aggiorna le convinzioni sulla base di nuove informazioni. La formula del matematico ha ancora oggi applicazioni pratiche, persino nel campo della medicina. I ricercatori sono riusciti a trovare una formula adatta alla quantistica, compatibile con i suoi principi. Hanno utilizzato il principio della minima variazione, che riduce al minimo i cambiamenti nelle convinzioni quando si integrano nuovi dati. La variazione è stata quantificata attraverso la fedeltà quantistica, che misura la somiglianza tra stati quantistici.
Dalla teoria all’innovazione: verso l’informatica quantistica e l’apprendimento automatico
Il team è così riuscito a trovare una connessione diretta con la mappa di recupero di Petz, un concetto nato negli anni Ottanta nella più ampia teoria dell’informazione quantistica. Già si sono individuati dei campi di applicazione della regola di Bayes quantistica, da formula matematica assume significato anche in un’altra scienza.
In futuro, verrà utilizzata nel campo dell’informatica quantistica, è di questi mesi la nascita e inizio produzione del primo computer quantistico. Con la regola di Bayes si correggono errori nei processi e si migliorerà l’apprendimento automatico basato su sistemi quantistici. Il team conclude la pubblicazione affermando che aumentano gli ambiti della teoria quantistica esplorando più applicazioni del principio di minima variazione.
