Da asporto chiave
- Una nuova ricerca ha scoperto un modo per creare bit quantistici usando i cristalli.
- La scoperta potrebbe aiutare a liberare il potenziale della rivoluzione dell'informatica quantistica.
- Ma gli esperti dicono che non dovresti aspettarti che i computer quantistici sostituiscano il tuo laptop a breve.
I fisici stanno sfruttando gli strani modi in cui gli atomi interagiscono tra loro per costruire computer quantistici.
I difetti atomici in alcuni cristalli possono aiutare a liberare il potenziale della rivoluzione dell'informatica quantistica, secondo le scoperte fatte dai ricercatori della Northeastern University. Gli scienziati hanno affermato di aver scoperto un nuovo modo per creare un bit quantistico usando i cristalli. I progressi nelle tecnologie quantistiche, che implementano le proprietà della fisica quantistica chiamate entanglement, potrebbero consentire dispositivi più potenti ed efficienti dal punto di vista energetico.
"Entanglement è una parola di fantasia per creare una relazione tra particelle che le fa agire come se fossero legate insieme", ha detto a Lifewire Vincent Berk, CRO e CSO della società di informatica quantistica Quantum Xchange in un'intervista via e-mail.
"Questa relazione è speciale in quanto consente alle azioni su una particella di avere un effetto su un' altra. È proprio qui che entra in gioco il potere di calcolo: quando lo stato di una cosa può cambiare o influenzare lo stato di un' altra. Infatti, sulla base di questo folle legame di entanglement, siamo in grado di rappresentare tutti i possibili risultati di un calcolo in poche particelle."
Bit quantistici
I ricercatori hanno spiegato in un recente articolo su Nature che i difetti in una particolare classe di materiali, in particolare i dicalcogenuri di metalli di transizione bidimensionali, contenevano le proprietà atomiche per creare un bit quantistico, o qubit in breve, che è l'edificio blocco per le tecnologie quantistiche.
"Se riusciamo a imparare a creare qubit in questa matrice bidimensionale, è un grosso problema", ha detto al telegiornale Arun Bansil, professore di fisica al Northeastern e coautore dell'articolo rilascio.
Bansil ei suoi colleghi hanno setacciato centinaia di diverse combinazioni di materiali per trovare quelli in grado di ospitare un qubit utilizzando algoritmi informatici avanzati.
"Quando abbiamo esaminato molti di questi materiali, alla fine, abbiamo trovato solo una manciata di difetti praticabili, circa una dozzina", ha detto Bansil. "Sia il materiale che il tipo di difetto sono importanti qui perché in linea di principio ci sono molti tipi di difetti che possono essere creati in qualsiasi materiale."
Una scoperta fondamentale è che il cosiddetto difetto "antisito" nei film dei dicalcogenuri di metalli di transizione bidimensionali porta con sé qualcosa chiamato "rotazione". Lo spin, chiamato anche momento angolare, descrive una proprietà fondamentale degli elettroni definiti in uno dei due stati potenziali: su o giù, ha detto Bansil.
Un principio fondamentale della meccanica quantistica è che elementi come atomi, elettroni, fotoni interagiscono costantemente in misura maggiore o minore, ha affermato Mark Mattingley-Scott, amministratore delegato EMEA della società di informatica quantistica Quantum Brilliance, in un email.
Se riusciamo a imparare a creare qubit in questa matrice bidimensionale, sarebbe un grosso problema.
"I computer quantistici sfruttano questa interdipendenza tra i qubit, che sono essenzialmente il sistema di meccanica quantistica più semplice possibile, per aumentare drasticamente il numero di soluzioni che possiamo esplorare in parallelo quando eseguiamo un programma quantistico", ha aggiunto.
S alto Quantico
Nonostante la recente svolta nei qubit, non aspettarti che i computer quantistici sostituiscano presto il tuo laptop. I ricercatori non conoscono ancora il miglior sistema fisico per costruire un computer quantistico, ha detto a Lifewire in una e-mail Michael Raymer, un professore di fisica all'Università dell'Oregon che studia l'informatica quantistica.
"È probabile che nel prossimo decennio non ci sarà un QC universale su larga scala in grado di risolvere qualsiasi problema quantistico ben posto", ha affermato Raymer. "Quindi, le persone stanno costruendo prototipi utilizzando 'piattaforme' di vari materiali."
Alcuni dei prototipi più avanzati utilizzano ioni intrappolati, compresi quelli costruiti da aziende come ionQ e Quantinuum. "Questi hanno il vantaggio che tutti gli atomi di un singolo tipo (diciamo sodio) sono rigorosamente identici, una proprietà molto utile", ha detto Raymer.
Le future applicazioni per il calcolo quantistico sono illimitate, dicono i booster.
"Rispondere a questa domanda è come rispondere alla stessa domanda sui computer digitali negli anni '60", ha detto Raymer. "Nessuno ha previsto correttamente la risposta allora, e nessuno può farlo ora. Ma la comunità scientifica ha piena fiducia che, se la tecnologia avrà successo, avrà lo stesso impatto della rivoluzione dei semiconduttori degli anni '90 e 2000."
