Computer quantistici:una possibile tecnologia futura che rivoluzionerebbe l'informatica sfruttando le bizzarre proprietà dei bit quantistici, o qubit. I qubit sono l'analogo quantistico dei classici bit di computer "0" e "1". I materiali ingegneristici che possono funzionare come qubit sono tecnicamente impegnativi. Usando i supercomputer, scienziati dell'Università di Chicago e dell'Argonne National Laboratory hanno previsto possibili nuovi qubit costruiti con nitruro di alluminio teso. Inoltre, gli scienziati hanno dimostrato che alcuni qubit di nuova concezione in carburo di silicio hanno una durata insolitamente lunga.
I computer quantistici potrebbero violare le comuni tecniche di crittografia, cerca enormi set di dati, e simulare sistemi quantistici in una frazione del tempo che impiegherebbero i computer di oggi. Però, gli ingegneri devono prima sfruttare le proprietà dei bit quantistici. Progettare nuovi qubit con metodi meno difficili potrebbe ridurre una delle barriere significative al ridimensionamento dei computer quantistici da piccoli prototipi a tecnologie su larga scala.
Uno dei metodi principali per la creazione di qubit prevede lo sfruttamento di specifici difetti atomici strutturali nei diamanti. L'utilizzo dei diamanti è tecnicamente impegnativo e costoso. Ora i ricercatori dell'Università di Chicago e dell'Argonne National Laboratory hanno suggerito un difetto analogo nel nitruro di alluminio, che potrebbe ridurre la difficoltà e il costo finale dei materiali di produzione per le applicazioni di calcolo quantistico.
Utilizzando i supercomputer Edison e Mira rispettivamente presso il National Energy Research Scientific Computing Center e l'Argonne National Laboratory del DOE, i ricercatori hanno scoperto che applicando una tensione al nitruro di alluminio, possono creare difetti strutturali nel materiale che possono essere imbrigliati come qubit simili a quelli visti nei diamanti. Hanno eseguito i loro calcoli utilizzando diversi livelli di teoria e i codici Quantum Espresso e WEST, quest'ultimo sviluppato presso l'Università di Chicago.
I codici hanno permesso loro di prevedere con precisione la posizione dei livelli di difetto nella banda proibita dei semiconduttori. I ricercatori hanno anche collaborato strettamente con gli sperimentatori per comprendere e migliorare le prestazioni dei qubit nei materiali industriali. Recentemente, hanno dimostrato che i qubit di nuova concezione in carburo di silicio hanno tempi di coerenza molto più lunghi di quelli dei qubit difettosi più consolidati nel diamante. I loro risultati hanno indicato cristalli poliatomici di importanza industriale come host promettenti per qubit coerenti per dispositivi quantistici scalabili.
