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Bit quantici a singolo atomo che “parlano” tra loro

Ricercatori hanno appena creato due bit quantici a singolo atomo che “parlano” tra loro

I ricercatori australiani hanno appena raggiunto una pietra miliare significativa nell’informatica quantistica: far comunicare i bit quantici l’uno con l’altro.

Il team di ricercatori è stato guidato da Michelle Simmons , vincitrice del prestigioso premio Australian of the Year. In un articolo pubblicato sulla rivista Nature Communications , Simmons e il suo team hanno dimostrato come hanno realizzato due bit quantici a un atomo che comunicano tra loro.

A differenza del bit normale che può essere solo 1 o 0, un bit quantistico o un qubit può contenere una combinazione di 2 o più bit. Si dice che quando in tato di sovrapposizione , i qubit possono essere usati su computer quantistici per elaborare contemporaneamente milioni di calcoli.

Ciò significa che i qubit sono mille volte più efficienti dei bit utilizzati oggi nei computer tradizionali. Immagina di avere un singolo computer quantico che impiegherebbe dei minuti per risolvere i calcoli che i computer tradizionali avrebbero bisogno di migliaia di anni per risolvere.

Tuttavia, il percorso verso la supremazia quantistica è afflitto da sfide che gli scienziati devono superare. Ora, grazie a Simmons e al suo team, è stata aggiunta un’altra pietra miliare significativa per l’informatica quantistica

Parlare con pezzi di quantum

Nei loro esperimenti, i ricercatori australiani hanno dimostrato che i bit quantistici a un atomo richiesti per costruire il computer quantico di UNSW potevano comunicare tra loro.

Per anni, i ricercatori hanno teorizzato che i qubit avessero la capacità di comunicare tra loro. Tuttavia, non era stato dimostrato fino ad oggi.

Per raggiungere questa svolta quantistica, il team di Simmons ha creato i ” qubit atomici posizionando e incapsulando con precisione ogni atomo di fosforo all’interno di un chip di silicio”. È stato rilevato che l’informazione viene quindi memorizzata nello spin quantico di un singolo elettrone di fosforo.

Secondo Simmons, l’entanglement quantistico ha avuto un ruolo significativo nello sviluppo dei loro qubit. Tecnicamente, l’entanglement è ciò che consente ai bit quantici di comunicare. Questo processo consente inoltre ai qubit di influenzarsi a vicenda e di trasferire le informazioni ad un tasso molto efficiente.

Mentre questa non è la prima volta che i qubit sono stati intrappolati, i precedenti tentativi non sono mai stati realmente dimostrati nel silicio con singoli atomi. Un traguardo che gli scienziati australiani hanno raggiunto.

La ricerca di Simmons e del suo team dimostra solo che i qubit di silicio che hanno sviluppato erano correlati tra loro ed è considerato un segno promettente di entanglement quantistico.

“Nel campo del silicio, nessuno ha ancora dimostrato che in quei sistemi a singolo atomo”, ha detto Simmons al Guardian Australia . “I sistemi a singolo atomo sono quelli che mostrano i tempi di coerenza più lunghi e un’accuratezza molto alta.

“Gli altri qubit sono fisicamente più grandi e puoi ridimensionarli per essere più grandi, ma sono limitati dalla loro coerenza. I tempi di coerenza diventano molto lunghi, più piccoli puoi realizzarli – e gli atomi singoli sono il più piccolo possibile “.

Simmons ha anche aggiunto che i bit quantici di silicio sono la migliore opzione a lungo termine per l’informatica quantistica.

Lo scorso novembre, i ricercatori cinesi hanno stabilito il record di entanglement quantico con dieci qubit su un circuito superconduttore. Lunedì, il gigante tecnologico di Google ha introdotto il proprio chip Bristlecone , un processore quantico a 72-qubit, ottenendo il record per il più alto numero di qubit, ma non entangled.

Entrambi i risultati rappresentano solo il crescente interesse degli scienziati e delle aziende nello sviluppo del supercomputer più potente.

Come per Simmon, l’industria sta attualmente cercando di raggiungere 70 qubit entangled. Per la loro squadra, spera di avere un qubit entangled entro la fine del 2018 e dieci entangled nei prossimi cinque anni.

“La nostra teoria originale prevedeva che avremmo dovuto separare i nostri atomi di 20 nanometri prima che parlassero tra loro. In realtà è 16. Nel mondo dei quanti , è enorme “, ha continuato Simmon.

“Non c’è nulla che ci impedisca di avvicinarli. Il bello è che i dispositivi sono abbastanza piccoli da poter fare modelli predittivi per la teoria. Ogni volta che otteniamo risultati li confrontiamo con una teoria e questo ci aiuta a capire il sistema molto meglio. Usiamo ciò che stiamo costruendo per aiutarci a costruirlo. È abbastanza divertente per me. “

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