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AvanTISvolta verso il qubit ideale

15.06.22 - 08:00
I ricercatori hanno realizzato un qubit che potrebbe rivoluzionare l’informatica quantistica
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Svolta verso il qubit ideale
I ricercatori hanno realizzato un qubit che potrebbe rivoluzionare l’informatica quantistica

Un team di ricercatori dell’Argonne National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE), in stretta collaborazione con Wei Guo, professore associato di Ingegneria Meccanica del FAMU-FSU College of Engineering, ha annunciato la creazione di una nuova piattaforma qubit che potrebbe portare allo sviluppo dei futuri computer quantistici, rivoluzionando l’intero settore dell’informatica quantistica.
Nei computer tradizionali l’unità di informazione di base è il bit, che può lavorare soltanto su due stati: 0 e 1. I computer quantistici, invece, si basano sul qubit, cioè il bit quantistico, che trascende questa realtà dato che può essere contemporaneamente 0 e 1, e potendo quindi portare una potenza computazionale nettamente maggiore. Il problema è che il qubit non è ancora ben stabile.
In effetti, ci sono diversi modi per creare i circuiti di un computer quantistico, e uno di questi è stato stabilito appunto dalla nuova ricerca.
Il team ha creato il qubit congelando gas neon in un solido a temperature molto basse, spruzzando elettroni da una lampadina sul solido e intrappolandovi un singolo elettrone. Adoperando un risonatore superconduttore, i ricercatori sono stati quindi in grado di manipolare l’elettrone intrappolato, consentendogli di leggere e archiviare informazioni dal qubit, rendendolo così utile per l’utilizzo nei futuri computer quantistici.
Il team ha scelto il tipo di qubit a singolo elettrone in quanto una delle caratteristiche importanti per i qubit è la loro capacità di rimanere in uno stato simultaneo di 0 o 1 per lungo tempo, principio noto come “tempo di coerenza”. Questo tempo è limitato e il limite è determinato dal modo in cui i qubit interagiscono con il loro ambiente. I difetti nel sistema dei qubit possono ridurre significativamente il tempo di coerenza.
Per questo motivo i ricercatori hanno scelto di intrappolare l’elettrone su una superficie di neon solido ultrapuro nel vuoto. Il neon, infatti, è uno dei sei elementi inerti, il che significa che non reagisce con altri elementi. «A causa di questa inerzia, il neon solido può fungere da solido più pulito possibile nel vuoto per ospitare e proteggere i qubit dall’interruzione», ha affermato Dafei Jin, fisico quantistico dell’Argonne National Laboratory e ricercatore principale del progetto.
Dopo aver costruito la piattaforma, il team ha eseguito operazioni qubit in tempo reale usando fotoni a microonde sull’elettrone intrappolato e ne ha analizzato le proprietà quantistiche. Questi test hanno dimostrato che il neon solido ha fornito un ambiente robusto per l’elettrone con un rumore elettrico molto basso per disturbarlo. Inoltre, il qubit ha raggiunto tempi di coerenza nello stato quantistico competitivo con altri qubit all’avanguardia.
«Grazie alla relativa semplicità di questa piattaforma elettrone-su-neon, dovrebbe garantire una produzione semplice a basso costo. Potrebbe esserci all’orizzonte il qubit ideale», ha commentato Jin. In sostanza, grazie a questa nuova ricerca si potrebbero aprire le porte verso una nuova era dell’informatica quantistica. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.

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