Un nuovo sistema semplificato per costruire computer quantistici con tecnologie esistenti.
di Lisa Ovi
Ricercatori della Tokyo University of Science, in collaborazione con ricercatori del RIKEN Centre for Emergent Matter Science e la University of Technology, Sydney, hanno proposto un nuovo design bidimensionale per computer quantistici che può essere costruito utilizzando la tecnologia esistente dei circuiti integrati. Questo design risolve le difficoltà dell’attuale configurazione tridimensionale utilizzata per computer quantistici in scala, avvicinandoci di un passo ancora alla promessa del calcolo quantistico. La ricerca è stata pubblicata su New Journal of Physics.
L’informatica quantistica sta diventando sempre più focale a settori come la fisica e la chimica, l’industria farmaceutica o aerea e automobilistica. A livello globale, i laboratori di ricerca di aziende come Google e IBM stanno gareggiando tra loro per creare computer quantistici e con buone ragioni. I computer quantistici sfruttano i fondamenti della meccanica quantistica per elaborare a velocità impensabili quantità di dati significativamente maggiori dei computer classici. Gli esperti si aspettano che un calcolo quantistico corretto e tollerante degli errori possa portare a progressi scientifici e tecnologici senza precedenti.
Un ostacolo alla costruzione di questi computer è la loro stessa struttura fisica. Le unità di base di un computer quantistico sono i “bit quantici” o “qubit“. Si tratta in genere di atomi, ioni, fotoni, particelle subatomiche come gli elettroni o anche elementi più grandi che esistono simultaneamente in più stati, rendendo possibile ottenere rapidamente diversi risultati potenziali per grandi volumi di dati. Il requisito teorico per i computer quantistici è che questi siano disposti in array bidimensionali (2D), in cui ciascun qubit è collegato sia al suo vicino che alle ai dispositivi di controllo esterni. Quando il numero di qubit in un array aumenta, mantenere questi collegamenti diventa più difficile, da cui i complessi sistemi di cablaggio tridimensionali (3D) di difficile costruzione.
Sotto la guida del professor Prof Jaw-Shen Tsai, della Tokyo University of Science, gli scienziati hanno iniziato con una matrice reticolare quadrata di qubit e hanno allungato ogni colonna su di un piano 2D. Hanno quindi piegato ciascuna colonna successiva l’una sopra l’altra, formando una doppia matrice unidimensionale chiamata matrice “bi-lineare”. In questa nuova figura, alcuni dei cablaggi tra qubit sono sovrapposti, ma semplici sistemi 3D locali sono sufficienti a risolvere il problema e mantenere il complesso in 2D.
Dalle analisi condotte, il sistema può essere costruito utilizzando la tecnologia esistente. La nuova struttura è più semplice da costruire e riduce il numero di intrecci tra fili, riducendo così gli eventi di diafonia e aumentando l’efficienza del sistema. I ricercatori hanno ora in programma la costruzione di un circuito su piccola scala per esaminare il nuovo strumento.
(lo)
