Un altro record è stato battuto sulla strada per i computer quantistici completamente funzionanti: il pieno controllo di un processore quantistico a 6 qubit in silicio. I ricercatori chiamano questo un importante trampolino di lancio per la tecnologia.
I qubit (o bit quantistici) sono gli equivalenti quantistici dei bit di calcolo classici, solo che possono potenzialmente elaborare molte più informazioni. Grazie alla fisica quantistica, possono trovarsi in due stati contemporaneamente, non solo 1 o 0.
La parte difficile è far sì che molti qubit si comportino come vogliono, quindi saltare a sei in questo modo è importante. La capacità di lavorare con loro dal silicio, lo stesso materiale utilizzato nei moderni dispositivi elettronici, rende questa tecnologia potenzialmente più praticabile.
Oggi, il problema dell'informatica quantistica si compone di due parti, afferma il ricercatore di informatica quantistica Stefan Philips della Delft University of Technology nei Paesi Bassi. Lo sviluppo di qubit di qualità sufficiente e lo sviluppo di un'architettura che consenta la creazione di grandi sistemi di qubit.
Il nostro lavoro rientra in entrambe le categorie. E poiché l'obiettivo generale di costruire un computer quantistico richiede uno sforzo enorme, penso sia giusto dire che abbiamo contribuito nella giusta direzione.
I qubit sono costituiti da singoli elettroni fissati in fila a 90 nanometri di distanza (il diametro di un capello umano è di circa 75.000 nanometri). Questa linea di punti quantici è incorporata nel silicio utilizzando una struttura simile ai transistor utilizzati nei processori standard.
Apportando accurati miglioramenti al modo in cui gli elettroni vengono preparati, manipolati e monitorati, il team di scienziati è stato in grado di controllare con successo il loro spin, una proprietà quantomeccanica che fornisce lo stato di un qubit.
I ricercatori sono stati anche in grado di creare porte logiche e sistemi entangle di due o tre elettroni su richiesta con un basso tasso di errore.
Gli scienziati hanno utilizzato microonde, campi magnetici e potenziali elettrici per controllare e leggere la rotazione degli elettroni, manipolandoli come qubit e facendoli interagire tra loro secondo necessità.
In questo studio, spingiamo i limiti del numero di qubit nel silicio e otteniamo un'elevata precisione di inizializzazione, un'elevata precisione di lettura, un'elevata precisione delle porte a qubit singolo e un'elevata precisione degli stati con due qubit", affermano gli scienziati.
La cosa veramente importante è che stiamo dimostrando tutte queste caratteristiche insieme in un esperimento con un numero record di qubit.
Fino a questo punto, solo processori a 3 qubit sono stati integrati con successo nel silicio e controllati al livello di qualità richiesto, quindi è un grande passo avanti in termini di ciò che è possibile fare in questo tipo di qubit.
Esistono diversi modi per creare qubit, anche su superconduttori, in cui molti più qubit sono stati utilizzati insieme e gli scienziati stanno ancora cercando di capire quale metodo potrebbe essere il migliore.
Il vantaggio del silicio è che tutte le filiere di produzione e fornitura sono già consolidate, il che significa che il passaggio da un laboratorio scientifico a una macchina reale dovrebbe essere più semplice. Il lavoro continua a spingere il record di qubit ancora più in alto.
Con un'attenta progettazione, è possibile aumentare il numero di qubit spin di silicio mantenendo la stessa precisione dei qubit singoli", afferma l'ingegnere Mateusz Madzik della Delft University of Technology.
L'elemento fondamentale sviluppato nella nostra ricerca può essere utilizzato per aggiungere ancora più qubit nelle iterazioni future.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
2022-10-03 17:15:45
Autore: Vitalii Babkin