I ricercatori fanno un passo avanti nel calcolo quantico

I ricercatori del Regno Unito e degli Stati Uniti hanno pubblicato venerdì un articolo in cui sono riportate scoperte che potrebbero portare un computer quantistico pienamente funzionale un passo più vicino alla realtà.

Il calcolo quantistico, che è stato studiato per decenni, ha avuto tradizionalmente un problema di mantenere i dati in un formato coerente, rendendo difficile l'esecuzione di programmi o attività di calcolo. I ricercatori hanno trovato un modo per preservare gli elettroni, che memorizzano i dati, più a lungo, che consente a un sistema di elaborare i dati in modo più coerente e di eseguire programmi in modo più efficace.

Sebbene nello sviluppo, i computer quantistici potrebbero rivoluzionare il volto dell'informatica. In pochi secondi, i computer quantistici possono eseguire compiti non fattibili per i supercomputer oggi. L'informatica quantistica utilizza la materia - atomi e molecole - per elaborare enormi quantità di compiti a velocità di supercalcolo perché i dati sono memorizzati e condivisi in più stati piuttosto che i normali stati binari di 0 e 1.

Il calcolo quantistico si basa sulle leggi della meccanica quantistica, che guarda all'interazione e al comportamento della materia a livello atomico e subatomico - protone, neutrone ed elettrone. Risolvendo problemi noti nel calcolo quantistico, i ricercatori sono in una corsa per costruire un computer quantistico pienamente operativo.

Ci sono molti progetti di computer quantistici che memorizzano i dati in modi diversi, ha detto Gavin Morley, uno degli autori della carta e un ricercatore presso il London Centre for Nanotechnology, che è una joint venture tra l'University College di Londra e l'Imperial College di Londra. Morley ha lavorato con ricercatori di diverse istituzioni tra cui l'Università dello Utah a Salt Lake City. I ricercatori hanno utilizzato gli stati magnetici degli elettroni per memorizzare i dati.

I bit quantici devono girare per eseguire un programma, ma a volte la qualità degli elettroni si degrada, inviandoli in stati indesiderati - chiamati rumore quantico - che potrebbero rappresentare un problema in quanto gli utenti potrebbero perdere il controllo del programma in esecuzione. Applicando un certo campo magnetico, i ricercatori hanno usato una corrente per determinare lo stato di un elettrone senza causare disturbo, dando loro una vita più lunga del 5000 per cento rispetto a qualsiasi altro esperimento simile fino ad oggi, ha detto Morley.

La ricerca del gruppo si è concentrata su atomi di fosforo in silicio. I migliori tentativi in ​​precedenza hanno passato una corrente oltre gli elettroni attraverso piccoli fili elettrici, ma questo ha portato un sacco di rumore quantico, rimuovendo un vantaggio chiave del materiale, ha detto Morley.

I ricercatori sperano che il loro lavoro consentirà loro di costruire un supercomputer quantistico, anche se potrebbe richiedere del tempo.

"È impossibile prevedere quando o se verrà costruito un computer quantistico, spero di vederne uno in un laboratorio di ricerca nei prossimi 15 o 20 anni", ha detto Morley.

Ma al di là delle difficili sfide, i computer quantistici risolveranno problemi computazionali che affliggono i computer di oggi, ha detto Morley. "Ad esempio, potremmo simulare il comportamento di grandi molecole e farmaci biologici per trovare nuovi farmaci", ha detto.

Il documento è apparso sulla rivista Physical Review Letters.