Da asporto chiave
- Semplici dispositivi meccanici hanno ispirato un recente progresso nell'informatica quantistica.
- I ricercatori di Stanford hanno inventato una tecnica informatica utilizzando dispositivi acustici che sfruttano il movimento.
- Il calcolo quantistico ha compiuto progressi significativi negli ultimi anni, in particolare con la dimostrazione della cosiddetta supremazia quantistica.
Agnetta Cleland
I pratici computer quantistici potrebbero essere un passo più vicini alla re altà grazie a nuove ricerche ispirate a semplici dispositivi meccanici.
I ricercatori della Stanford University affermano di aver sviluppato un dispositivo sperimentale fondamentale per le future tecnologie basate sulla fisica quantistica. La tecnica coinvolge strumenti acustici che sfruttano il movimento, come l'oscillatore che misura il movimento nei telefoni. Fa parte di uno sforzo crescente per sfruttare gli strani poteri della meccanica quantistica per l'informatica.
"Anche se oggi molte aziende stanno sperimentando l'informatica quantistica, le applicazioni pratiche oltre i progetti di "prova di concetto" sono probabilmente lontane 2-3 anni", ha detto a Lifewire Yuval Boger, chief marketing officer della società di informatica quantistica Classiq un colloquio via e-mail. "Durante questi anni verranno introdotti computer più grandi e più capaci e verranno adottate piattaforme software che consentano di sfruttare queste macchine in arrivo."
Il ruolo dei sistemi meccanici nell'informatica quantistica
I ricercatori di Stanford stanno cercando di portare i vantaggi dei sistemi meccanici su scala quantistica. Secondo il loro recente studio pubblicato sulla rivista Nature, hanno raggiunto questo obiettivo unendo minuscoli oscillatori con un circuito in grado di immagazzinare ed elaborare energia in un qubit, o "bit" quantistico di informazioni. I qubit generano effetti quantomeccanici che potrebbero alimentare computer avanzati.
Il modo in cui la re altà funziona a livello di meccanica quantistica è molto diverso dalla nostra esperienza macroscopica del mondo.
"Con questo dispositivo, abbiamo mostrato un importante passo successivo nel tentativo di costruire computer quantistici e altri utili dispositivi quantistici basati su sistemi meccanici", ha affermato Amir Safavi-Naeini, l'autore senior dell'articolo nel comunicato stampa. "Stiamo essenzialmente cercando di costruire sistemi 'meccanici quantistici'."
Realizzare i minuscoli dispositivi meccanici ha richiesto molto lavoro. Il team ha dovuto realizzare componenti hardware con risoluzioni su scala nanometrica e inserirli su due chip per computer in silicio. I ricercatori hanno quindi creato una specie di sandwich che ha unito le due fiches, quindi gli elementi sul chip inferiore hanno affrontato quelli sulla metà superiore.
Il chip inferiore ha un circuito superconduttore in alluminio che forma il qubit del dispositivo. L'invio di impulsi a microonde in questo circuito genera fotoni (particelle di luce), che codificano un qubit di informazioni nella macchina.
A differenza dei dispositivi elettrici convenzionali, che memorizzano i bit come tensioni che rappresentano uno 0 o un 1, i qubit nei dispositivi di meccanica quantistica possono anche rappresentare combinazioni di 0 e 1 contemporaneamente. Il fenomeno noto come sovrapposizione consente a un sistema quantistico di uscire in più stati quantistici contemporaneamente finché il sistema non viene misurato.
"Il modo in cui la re altà funziona a livello di meccanica quantistica è molto diverso dalla nostra esperienza macroscopica del mondo", ha detto Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Progressi nell'informatica quantistica
La tecnologia quantistica sta avanzando rapidamente, ma ci sono ostacoli da superare prima che sia pronta per le applicazioni pratiche, ha dichiarato a Lifewire Itamar Sivan, CEO di Quantum Machines in un'intervista via e-mail.
"Il calcolo quantistico è probabilmente il colpo di luna più impegnativo con cui la società è occupata in questo momento", ha detto Sivan. "Affinché diventi pratico, richiederà progressi significativi e innovazioni in più livelli dello stack di calcolo quantistico."
Attualmente, i computer quantistici sono perseguitati dal rumore, il che significa che, nel tempo, i qubit diventano così rumorosi che non abbiamo modo di capire i dati che si trovano su di essi, e diventano inutili, Zak Romaszko, un ingegnere con il l'azienda Universal Quantum ha detto in una e-mail.
"In pratica, questo significa che gli algoritmi per i computer quantistici sono limitati solo a una piccola quantità di tempo o numero di operazioni prima del fallimento", ha detto Romaszko. "Non è chiaro se questo regime rumoroso possa produrre risultati pratici, anche se diversi ricercatori ritengono che la simulazione di sostanze chimiche di base sia a portata di mano."
Il calcolo quantistico ha compiuto progressi significativi negli ultimi anni, in particolare con la dimostrazione della cosiddetta "supremazia quantistica" in cui un computer quantistico ha eseguito un'operazione che secondo gli autori avrebbe richiesto circa 10.000 unità a una macchina normale anni per completare. "C'è stato un certo dibattito sul fatto che un computer normale avrebbe impiegato così tanto tempo, ma è comunque una dimostrazione notevole", ha detto Romaszko.
Una volta risolti gli ostacoli tecnici, Sivan prevede che entro pochi anni l'informatica quantistica inizierà ad avere un impatto significativo su tutto, dalla crittografia alla scoperta di vaccini."Immaginate quanto sarebbe stata diversa la pandemia di Covid-19 se i computer quantistici fossero stati in grado di aiutare a scoprire un vaccino in una frazione del tempo", ha detto.
