La corsa globale verso un computer quantistico funzionante è iniziata. Con i futuri computer quantistici, saremo in grado di risolvere problemi prima impossibili e sviluppare, Per esempio, farmaci complessi, fertilizzanti, o intelligenza artificiale.

I risultati della ricerca pubblicati oggi sulla rivista scientifica, Comunicazioni sulla natura , suggerire come rimuovere gli errori dannosi nell'informatica quantistica. Questa è una nuova svolta verso un computer quantistico funzionante.

Anche un computer quantistico ha bisogno di alette di raffreddamento

Il modo in cui i computer quantistici differiscono dai computer che usiamo è che invece di calcolare utilizzando bit normali, usano bit quantistici, o qubit. I bit che vengono macinati nel tuo laptop sono zero o uno, mentre un qubit può esistere contemporaneamente in entrambi gli stati. Questa versatilità dei qubit è necessaria per l'elaborazione complessa, ma li rende anche sensibili alle perturbazioni esterne.

Proprio come i normali processori, anche un computer quantistico ha bisogno di un meccanismo di raffreddamento. Nel futuro, migliaia o addirittura milioni di qubit logici possono essere utilizzati contemporaneamente nel calcolo, e per ottenere il risultato corretto, ogni qubit deve essere resettato all'inizio del calcolo. Se i qubit sono troppo caldi, non possono essere inizializzati perché passano troppo da uno stato all'altro. Questo è il problema a cui Mikko Möttönen e il suo gruppo hanno sviluppato una soluzione.

Un frigorifero rende i dispositivi quantistici più affidabili

Il frigorifero in nanoscala sviluppato dal gruppo di ricerca dell'Università di Aalto risolve una sfida enorme:con il suo aiuto, la maggior parte dei dispositivi quantistici elettrici può essere inizializzata rapidamente. I dispositivi diventano così più potenti e affidabili.

"Ho lavorato su questo gadget per cinque anni e finalmente funziona!" esulta Kuan Yen Tan, che lavora come ricercatore post-dottorato nel gruppo di Möttönen.

Tan ha raffreddato un risonatore superconduttore simile a un qubit utilizzando il tunneling di singoli elettroni attraverso un isolante di due nanometri di spessore. Ha fornito agli elettroni un po' troppo poca energia da una sorgente di tensione esterna rispetto a quella necessaria per il tunneling diretto. Perciò, l'elettrone cattura l'energia mancante richiesta per il tunneling dal vicino dispositivo quantistico, e quindi il dispositivo perde energia e si raffredda. Il raffreddamento può essere spento regolando la tensione esterna a zero. Quindi, anche l'energia disponibile dal dispositivo quantistico non è sufficiente per spingere l'elettrone attraverso l'isolante.

"Il nostro frigorifero mantiene i quanti in ordine, " Mikko Möttönen riassume.

Prossimo, il gruppo prevede di raffreddare i bit quantistici reali oltre ai risonatori. I ricercatori vogliono anche abbassare la temperatura minima raggiungibile con il frigorifero e rendere il suo interruttore on/off super veloce.