È stato realizzato il prototipo di un processore quantistico a base laser

Realizzato da un gruppo internazionale di ricercatori il prototipo di un processore quantico a base di luce laser. Ad annunciarlo è la rivista Science che ha pubblicato i risultati della ricerca alla quale hanno partecipato ricercatori americani, australiani e giapponesi.

I computer quantistici promettono soluzioni rapide a problemi difficili, ma per fare ciò richiedono un gran numero di componenti quantici e devono essere relativamente privi di errori. Gli attuali processori quantistici sono ancora piccoli e soggetti a errori. Questo nuovo design offre una soluzione alternativa, usando la luce, per raggiungere la scala richiesta per superare i computer classici su problemi importanti.

"Mentre i processori quantistici di oggi sono impressionanti, non è chiaro se i progetti attuali possano essere scalati fino a dimensioni estremamente grandi", ha spiegato Nicolas Menicucci, capo investigatore del Center for Quantum Computing and Communication Technology (CQC2T) presso l'Università RMIT di Melbourne, Australia. "Il nostro approccio - continua - inizia con un'estrema scalabilità - integrata sin dall'inizio - perché il processore, chiamato cluster-state, è fatto di luce".

"Per essere utile a risolvere i problemi del mondo reale - ha aggiunto Menicucci - un processore cluster-state deve essere sufficientemente grande e avere la giusta struttura di entanglement. Finora, tutte le precedenti dimostrazioni sono fallite su uno o entrambi questi aspetti, "afferma Menicucci. "Il nostro è il primo in assoluto ad avere successo in entrambi".

Per creare il cluster-state, i cristalli appositamente progettati convertono la normale luce laser in un tipo di luce quantistica chiamata luce schiacciata, che viene quindi intrecciata in un cluster state da una rete di specchi, fasci di raggi e fibre ottiche. Il design del team consente a un esperimento relativamente piccolo di generare un immenso cluster-state bidimensionale con scalabilita' integrata.

Sebbene i livelli di compressione - una misura della qualità - siano attualmente troppo bassi per risolvere problemi pratici, "il design è compatibile con gli approcci a raggiungere livelli all'avanguardia" si legge nel comunicato che annuncia la scoperta.

"La ricerca nel settore del calcolo quantistico su computer generalisti ha aggiunto un altro importante tassello, come si può dedurre dall’articolo appena pubblicato da Science", ha detto all'AGI Emilio Santoro fisico e divulgatore scientifico. "Questa tecnologia innovativa, come è ormai risaputo, si basa essenzialmente non più sullo stato duale dell’unità basilare di informazione, il bit, (che può valere 0 o 1), bensì sul quantum bit, (qubit), che può invece assumere una vasta gamma di valori, secondo criteri basati sulle probabilità".

Come nei computer convenzionali che traggono la loro efficienza dalla presenza e dalla potenza di opportuni processori, "così nella tecnologia quantistica i corrispondenti processori assolvono la medesima funzione, avvalendosi però in questo caso di sistemi fondati su processi quantistici. Uno dei problemi più grandi è l’immagazzinamento dei dati senza che lo stato “quantistico” venga perturbato (intrappolamento del qubit per “formare” memoria) o peggio distrutto, assieme alla possibilità di trasferire l’informazione alle medesime condizioni non perturbative" ha aggiunto.

Uno degli aspetti su cui si fonda la filosofia del calcolo quantistico "è certamente l’entanglement. Grazie a questo straordinario fenomeno, lo stato di due particelle, anche lontane a distanze cosmologiche, può essere strettamente correlato. E questa correlazione è istantanea". La difficoltà degli attuali processori per il calcolo quantistico risiede innanzitutto nella loro non scalabilità, rendendo complicato il processo di sovradimensionamento.

"Questo ovviamente sarebbe risolto con un processore (“cluster”) che sia basato sulla luce laser. Tale tecnologia renderebbe più facile dimensionare lo stato del cluster e garantire al contempo una adeguata struttura per l’entanglement" ha detto Santoro. Finora "gli sforzi non avevano prodotto risultati accettabili in entrambi questi due aspetti. L’articolo descrive il raggiungimento di questo obiettivo per la prima volta" ha concluso.