Scacco Matto! Rivoluzione nel calcolo quantistico grazie a scacchiera scalabile di punti quantici
Un nuovo approccio per l’indirizzamento dei punti quantici promette un salto di qualità per il calcolo quantistico
Un team di ricercatori ha sviluppato un metodo innovativo per indirizzare un gran numero di punti quantici utilizzando un numero limitato di linee di controllo. Questo metodo, che ricorda il funzionamento di una scacchiera, ha permesso l’operatività del più grande sistema di punti quantici mai realizzato, rappresentando un passo significativo verso lo sviluppo di sistemi quantici scalabili per la tecnologia quantistica pratica.
• Il ruolo dei punti quantici nel calcolo quantistico
• Un nuovo metodo di indirizzamento
• Il vantaggio della scalabilità
• Non solo quantità, ma anche qualità
• Applicazioni precoci nella simulazione quantica
Il ruolo dei punti quantici nel calcolo quantistico
I punti quantici possono essere utilizzati per contenere i qubit, i mattoni fondamentali di un computer quantistico. Attualmente, ogni qubit richiede una propria linea di indirizzamento e un’elettronica di controllo dedicata. Questo è altamente impratico e in netto contrasto con la tecnologia informatica odierna, dove miliardi di transistor sono gestiti con solo qualche migliaio di linee.
Un nuovo metodo di indirizzamento
I ricercatori di QuTech, una collaborazione tra l’Università di Tecnologia di Delft (TU Delft) e TNO, hanno sviluppato un metodo simile per indirizzare i punti quantici. Proprio come le posizioni dei pezzi degli scacchi vengono individuate utilizzando una combinazione di lettere (da A a H) e numeri (da 1 a 8), i loro punti quantici possono essere indirizzati utilizzando una combinazione di linee orizzontali e verticali. Qualsiasi punto su una scacchiera può essere definito e indirizzato utilizzando una specifica combinazione di una lettera e un numero. Questo approccio porta lo stato dell’arte al livello successivo e consente l’operatività di un sistema di 16 punti quantici in un array 4×4.
Il vantaggio della scalabilità
Francesco Borsoi, primo autore dello studio, spiega: “Questo nuovo modo di indirizzare i punti quantici è vantaggioso per la scalabilità verso molti qubit. Se un singolo qubit è controllato e letto utilizzando un singolo filo, milioni di qubit richiederanno milioni di linee di controllo. Questo approccio non scala molto bene. Tuttavia, se i qubit possono essere controllati utilizzando il nostro sistema a scacchiera, milioni di qubit potrebbero essere indirizzati utilizzando ‘solo’ migliaia di linee, corrispondenti a un rapporto molto simile a quello dei chip per computer. Questa riduzione delle linee offre prospettive per scalare il numero di qubit e rappresenta una svolta per i computer quantici, che alla fine richiederanno milioni di qubit.”
Non solo quantità, ma anche qualità
I computer quantici non richiederanno solo milioni di qubit, ma anche la qualità dei qubit è estremamente importante. Menno Veldhorst, ultimo autore e principale investigatore, afferma: “Abbiamo dimostrato che questi tipi di qubit possono essere operati con una fedeltà del 99,992%. Questo è il valore più alto per qualsiasi sistema di punti quantici e significa un errore medio inferiore a 1 per 10.000 operazioni. Questi progressi sono stati resi possibili sviluppando metodi di controllo sofisticati e utilizzando il germanio come materiale ospite, che ha molte proprietà favorevoli per l’operatività quantica.”
Applicazioni precoci nella simulazione quantica
Con il calcolo quantico ancora in una fase iniziale di sviluppo, è rilevante considerare la via più rapida verso un vantaggio quantico pratico. Un vantaggio evidente può essere la simulazione della fisica quantica, poiché l’interazione dei punti quantici si basa sui principi della meccanica quantica. Si scopre che i sistemi di punti quantici possono essere molto efficaci per la simulazione quantica.
Veldhorst conclude: “È entusiasmante vedere che abbiamo fatto diversi passi verso la scalabilità a sistemi più grandi, migliorando le prestazioni, così come ottenendo opportunità nel calcolo quantico e nelle simulazioni. Una domanda aperta rimane su quanto possiamo rendere grandi questi circuiti a scacchiera, e nel caso ci sia un limite, se possiamo interconnettere molti di essi utilizzando collegamenti quantici per costruire circuiti ancora più grandi.”
In conclusione, questo nuovo metodo di indirizzamento dei punti quantici rappresenta un passo importante verso la realizzazione di computer quantici scalabili e pratici. Non solo offre la possibilità di scalare il numero di qubit, ma garantisce anche una qualità elevata dei qubit, essenziale per il funzionamento efficace di un computer quantico.