Diversi gruppi di ricerca stanno convergendo su una possibile risposta: l’ingrediente mancante potrebbe essere la magia quantistica.

Che cos’è la magia quantistica?

Nella teoria dell’informazione quantistica, la magia — chiamata formalmente non-stabilizzerness — misura quanto uno stato quantistico si discosti dai cosiddetti stati stabilizzatori. Questi ultimi appartengono a una classe speciale di stati che può essere simulata in modo efficiente con un computer classico, come implica il teorema di Gottesman-Knill. Senza magia, un computer quantistico non riuscirebbe a ottenere un vantaggio computazionale rispetto a uno classico: la magia è quindi una risorsa necessaria per la computazione quantistica universale .

Il concetto descrive qualcosa di diverso dall’entanglement. L’entanglement misura le correlazioni quantistiche tra sistemi; la magia misura invece una forma più profonda di complessità quantistica, legata alla difficoltà di rappresentare e simulare uno stato con metodi classici .

Perché l’entanglement non basta

I modelli olografici basati su codici stabilizzatori — per esempio le reti di tensori perfetti — riescono a riprodurre molti schemi di entanglement associati a una teoria gravitazionale. Il problema è che generano geometrie fisse e poco reattive.

In questi modelli, il termine entropico associato all’area resta indipendente dallo stato. Se si cambia lo stato quantistico sul bordo, la geometria dello spazio interno non cambia. Il risultato descrive campi quantistici che si propagano su uno sfondo rigido, non uno spaziotempo dinamico in cui la distribuzione della materia ne modifica la struttura .

I fisici avevano già mostrato che i codici quantistici correttori d’errore esatti nel formalismo degli stabilizzatori non possono sostenere un operatore di area non banale: proprio l’elemento necessario per rappresentare una geometria capace di reagire al proprio contenuto .

Il legame tra magia e retroazione gravitazionale

Una serie di lavori pubblicati o aggiornati tra il 2024 e il 2026 ha reso più preciso il collegamento tra queste due idee.

«Gravitational back-reaction is magical»

Nel lavoro Gravitational back-reaction is magical, Cao, Cheng, Hamma, Leone, Munizzi e Oliviero studiano la magia non locale, cioè quella sostenuta dalle correlazioni tra diverse parti di un sistema quantistico. Gli autori mostrano che questa risorsa è legata alla non uniformità dello spettro di entanglement e, nei casi di teorie di campo conformi dotate di una duale olografica, sostengono che svanisca se e solo se non è presente retroazione gravitazionale. Il lavoro collega inoltre la magia non locale alla difficoltà di ricostruire una geometria curva a partire dai dati disponibili sul bordo .

Geometrie che dipendono dallo stato

Il lavoro State-dependent geometries from magic-enriched quantum codes propone poi un meccanismo concreto. Quando la magia viene introdotta nei codici olografici stabilizzatori — attraverso rumore coerente e sovrarotazioni, errori tipici dei computer quantistici basati su trappole ioniche — i codici diventano codici correttori d’errore quantistico approssimati.

In questo passaggio, il termine entropico associato all’area diventa dipendente dallo stato: esattamente il comportamento atteso quando la materia modifica la geometria. I ricercatori individuano l’origine di questa risposta nella magia non locale tripartita presente nello stato di Choi della mappa di codifica .

Il possibile test in laboratorio

Anche John Preskill, del California Institute of Technology, ha indicato questa direzione come uno dei prossimi passi per le simulazioni di gravità quantistica. In una presentazione del 2025 ha riassunto l’obiettivo con l’espressione «aggiungere la magia e la retroazione gravitazionale» al quadro olografico fondato sull’entanglement .

L’idea è che, in futuro, si possano iniettare stati magici nei processori quantistici e osservare se il comportamento del sistema riproduce alcuni aspetti della gravità olografica. Non si tratterebbe di creare un vero campo gravitazionale sul tavolo di laboratorio, ma di simulare le regole informative associate a una geometria dinamica .

Altri indizi dalla cosmologia olografica

Risultati ottenuti nella cosiddetta olografia braneworld rafforzano il quadro. Soluzioni semiclassiche esatte costruite con metodi olografici mostrano che la retroazione della materia quantistica può generare orizzonti, definiti in un lavoro recente «censori quantistici». Questi risultati suggeriscono inoltre che le risorse informative alla base della retroazione vadano oltre il semplice entanglement .

Una possibile mappa verso l’unificazione

Il quadro che emerge può essere riassunto così:

• L’entanglement costruisce il palcoscenico. La struttura delle correlazioni nel sistema quantistico sul bordo può dare origine alla geometria dello spaziotempo.
• La magia rende il palcoscenico dinamico. La non-stabilizzerness introduce la complessità necessaria affinché la geometria dipenda dallo stato e reagisca alla materia.

In questo approccio, le equazioni di Einstein possono essere ricavate dalla prima legge dell’entropia di entanglement, ma solo quando lo spettro di entanglement non è perfettamente piatto: proprio la deviazione da questa condizione è ciò che la magia aiuta a quantificare .

La magia potrebbe quindi trasformare un codice olografico fisso in un modello di universo dinamico, capace di includere la retroazione gravitazionale . È una proposta interessante perché individua una risorsa quantistica misurabile, anziché limitarsi a descrivere genericamente la «quantisticità» di un sistema.

La cautela: non è ancora una teoria completa della gravità

La ricerca è in rapido sviluppo, ma il risultato non equivale ancora a una dimostrazione della teoria quantistica della gravità.

Gli studi disponibili indicano che la magia è necessaria per ottenere la retroazione gravitazionale in questi modelli e mostrano una forte relazione quantitativa tra le due grandezze. Resta però aperta la questione più ambiziosa: la magia è anche sufficiente? In altre parole, sarà possibile ricavare tutte le equazioni di Einstein dalla sola magia, oppure serviranno l’entanglement e ulteriori condizioni di coerenza?

Questa derivazione diretta non è ancora stata completata .

Il punto fermo, tuttavia, è significativo: per la prima volta, diversi filoni di ricerca indicano una risorsa quantistica specifica e misurabile come possibile spiegazione del motivo per cui la materia non si limita a occupare lo spaziotempo, ma può contribuire a deformarlo.

Diversi gruppi di ricerca stanno convergendo su una possibile risposta: l’ingrediente mancante potrebbe essere la magia quantistica.

Che cos’è la magia quantistica?

Nella teoria dell’informazione quantistica, la magia — chiamata formalmente non-stabilizzerness — misura quanto uno stato quantistico si discosti dai cosiddetti stati stabilizzatori. Questi ultimi appartengono a una classe speciale di stati che può essere simulata in modo efficiente con un computer classico, come implica il teorema di Gottesman-Knill. Senza magia, un computer quantistico non riuscirebbe a ottenere un vantaggio computazionale rispetto a uno classico: la magia è quindi una risorsa necessaria per la computazione quantistica universale .

Il concetto descrive qualcosa di diverso dall’entanglement. L’entanglement misura le correlazioni quantistiche tra sistemi; la magia misura invece una forma più profonda di complessità quantistica, legata alla difficoltà di rappresentare e simulare uno stato con metodi classici .

Perché l’entanglement non basta

I modelli olografici basati su codici stabilizzatori — per esempio le reti di tensori perfetti — riescono a riprodurre molti schemi di entanglement associati a una teoria gravitazionale. Il problema è che generano geometrie fisse e poco reattive.

In questi modelli, il termine entropico associato all’area resta indipendente dallo stato. Se si cambia lo stato quantistico sul bordo, la geometria dello spazio interno non cambia. Il risultato descrive campi quantistici che si propagano su uno sfondo rigido, non uno spaziotempo dinamico in cui la distribuzione della materia ne modifica la struttura .

I fisici avevano già mostrato che i codici quantistici correttori d’errore esatti nel formalismo degli stabilizzatori non possono sostenere un operatore di area non banale: proprio l’elemento necessario per rappresentare una geometria capace di reagire al proprio contenuto .

Il legame tra magia e retroazione gravitazionale

Una serie di lavori pubblicati o aggiornati tra il 2024 e il 2026 ha reso più preciso il collegamento tra queste due idee.

«Gravitational back-reaction is magical»

Nel lavoro Gravitational back-reaction is magical, Cao, Cheng, Hamma, Leone, Munizzi e Oliviero studiano la magia non locale, cioè quella sostenuta dalle correlazioni tra diverse parti di un sistema quantistico. Gli autori mostrano che questa risorsa è legata alla non uniformità dello spettro di entanglement e, nei casi di teorie di campo conformi dotate di una duale olografica, sostengono che svanisca se e solo se non è presente retroazione gravitazionale. Il lavoro collega inoltre la magia non locale alla difficoltà di ricostruire una geometria curva a partire dai dati disponibili sul bordo .

Geometrie che dipendono dallo stato

Il lavoro State-dependent geometries from magic-enriched quantum codes propone poi un meccanismo concreto. Quando la magia viene introdotta nei codici olografici stabilizzatori — attraverso rumore coerente e sovrarotazioni, errori tipici dei computer quantistici basati su trappole ioniche — i codici diventano codici correttori d’errore quantistico approssimati.

In questo passaggio, il termine entropico associato all’area diventa dipendente dallo stato: esattamente il comportamento atteso quando la materia modifica la geometria. I ricercatori individuano l’origine di questa risposta nella magia non locale tripartita presente nello stato di Choi della mappa di codifica .

Il possibile test in laboratorio

Anche John Preskill, del California Institute of Technology, ha indicato questa direzione come uno dei prossimi passi per le simulazioni di gravità quantistica. In una presentazione del 2025 ha riassunto l’obiettivo con l’espressione «aggiungere la magia e la retroazione gravitazionale» al quadro olografico fondato sull’entanglement .

L’idea è che, in futuro, si possano iniettare stati magici nei processori quantistici e osservare se il comportamento del sistema riproduce alcuni aspetti della gravità olografica. Non si tratterebbe di creare un vero campo gravitazionale sul tavolo di laboratorio, ma di simulare le regole informative associate a una geometria dinamica .

Altri indizi dalla cosmologia olografica

Risultati ottenuti nella cosiddetta olografia braneworld rafforzano il quadro. Soluzioni semiclassiche esatte costruite con metodi olografici mostrano che la retroazione della materia quantistica può generare orizzonti, definiti in un lavoro recente «censori quantistici». Questi risultati suggeriscono inoltre che le risorse informative alla base della retroazione vadano oltre il semplice entanglement .

Una possibile mappa verso l’unificazione

Il quadro che emerge può essere riassunto così:

• L’entanglement costruisce il palcoscenico. La struttura delle correlazioni nel sistema quantistico sul bordo può dare origine alla geometria dello spaziotempo.
• La magia rende il palcoscenico dinamico. La non-stabilizzerness introduce la complessità necessaria affinché la geometria dipenda dallo stato e reagisca alla materia.

In questo approccio, le equazioni di Einstein possono essere ricavate dalla prima legge dell’entropia di entanglement, ma solo quando lo spettro di entanglement non è perfettamente piatto: proprio la deviazione da questa condizione è ciò che la magia aiuta a quantificare .

La magia potrebbe quindi trasformare un codice olografico fisso in un modello di universo dinamico, capace di includere la retroazione gravitazionale . È una proposta interessante perché individua una risorsa quantistica misurabile, anziché limitarsi a descrivere genericamente la «quantisticità» di un sistema.

La cautela: non è ancora una teoria completa della gravità

La ricerca è in rapido sviluppo, ma il risultato non equivale ancora a una dimostrazione della teoria quantistica della gravità.

Gli studi disponibili indicano che la magia è necessaria per ottenere la retroazione gravitazionale in questi modelli e mostrano una forte relazione quantitativa tra le due grandezze. Resta però aperta la questione più ambiziosa: la magia è anche sufficiente? In altre parole, sarà possibile ricavare tutte le equazioni di Einstein dalla sola magia, oppure serviranno l’entanglement e ulteriori condizioni di coerenza?

Questa derivazione diretta non è ancora stata completata .

Il punto fermo, tuttavia, è significativo: per la prima volta, diversi filoni di ricerca indicano una risorsa quantistica specifica e misurabile come possibile spiegazione del motivo per cui la materia non si limita a occupare lo spaziotempo, ma può contribuire a deformarlo.