Ricercatori promettono progressi nei computer quantistici con qubit flip-flop

Concetto artistico di qubits flip-flop al lavoro (Immagine cortesia Tony Melov)
Concetto artistico di qubits flip-flop al lavoro (Immagine cortesia Tony Melov)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Communications” descrive lo sviluppo di un nuovo tipo di computer quantistico che a detta degli autori risolverebbe molti problemi di questo tipo di computer. Un team di ingegneri dell’Università australiana del Nuovo Galles del Sud ha inventato una nuova architettura basata su qubit flip-flop che dovrebbe rendere la produzione di chip quantistici su larga scala molto più semplice ed economica.

I computer quantistici sono in fase di sviluppo da anni tra discussioni, come quelle sulla classificazione dei sistemi di D-Wave, e soprattutto problemi. Ci sono molte considerazioni molto tecniche e complesse riguardo allo sviluppo di sistemi quantistici, sta di fatto che per ora sono limitati e costosi. Tuttavia, la possibilità che i qubit, le unità di base delle informazioni quantistiche, possano essere in una sovrapposizione di stati, offre la possibilità di risolvere problemi molto complessi in tempi potenzialmente molto più brevi rispetto ai sistemi classici.

Per risolvere almeno alcuni problemi degli attuali sistemi quantistici, gli autori dell’articolo hanno inventato un nuovo tipo di qubit che funziona analogamente a un flip-flop, un circuito elettronico molto semplice che può utilizzato come memoria elementare. In questo caso, è stata utilizzata una tecnica che permette ai qubit di comunicare tra di loro a distanze molto superiori rispetto a quelli usati al momento, che devono rimanere a distanze non superiori ai 20 nanometri.

In questo progetto, il chip quantistico è di silicio ricoperto con uno strato isolante di ossido di silicio e in cima ad esso elettrodi metallici che lavorano a temperature vicine allo zero assoluto e in presenza di un campo magnetico molto potente. Un singolo atomo di fosforo al suo interno può essere usato per costruire due qubit usando un elettrone e il nucleo dell’atomo. Secondo gli ingegneri, quei qubit hanno mostrato individualmente di mantenere una coerenza da record.

Per utilizzare un qubit, un elettrone viene spostato un po’ più lontano dal nucleo del suo atomo, usando gli elettrodi in cima ad esso. Facendo questo, viene anche creato un dipolo elettrico. Esso può interagire con altri dipoli elettrici attraverso distanze maggiori rispetto ai qubit utilizzati oggi.

Questa ricerca ha fornito risultati molto interessanti ma in questi casi il problema è sempre trasformare un esperimento in laboratorio in un’apparecchiatura utilizzabile nella pratica. Nel caso specifico, si tratta di assemblare molti qubit e farli lavorare assieme mantenendo le promesse di chip quantistici prodotti su larga scala e più economici di quelli esistenti.

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