I computer basati sulla fisica quantistica promettono di risolvere alcuni problemi molto più velocemente delle loro controparti convenzionali. Utilizzando i qubit, che possono avere più dei soli due valori dei bit ordinari, i computer quantistici del futuro potrebbero eseguire simulazioni complesse e risolvere difficili problemi di chimica, ottimizzazione e riconoscimento di modelli.

Ma costruire un grande computer quantistico, uno con migliaia o milioni di qubit, è difficile perché i qubit sono molto fragili. Piccole interazioni con l'ambiente possono introdurre errori e portare a guasti. Rilevare questi errori non è semplice, poiché le misurazioni quantistiche sono una forma di interazione e quindi interrompono anche gli stati quantistici. La fisica quantistica presenta un'altra ruga, anche:non è possibile copiare semplicemente un qubit per il backup.

Gli scienziati hanno escogitato modi intelligenti per rilevare gli errori e impedire che si diffondano. Ma così lontano, un protocollo completo di rilevamento degli errori non è stato testato negli esperimenti, in parte a causa della difficoltà di creare interazioni controllate tra tutti i qubit necessari.

Ora, in un recente articolo pubblicato su Progressi scientifici , i ricercatori del Joint Quantum Institute hanno testato una procedura completa per codificare un qubit e rilevare alcuni degli errori che si verificano durante e dopo la codifica. Hanno applicato uno schema che distribuiva le informazioni di un qubit tra quattro ioni di itterbio intrappolati, anch'essi qubit, utilizzando un quinto qubit di ioni per leggere se si erano verificati determinati errori. Gli ioni forniscono un ricco insieme di interazioni, che ha permesso agli scienziati di collegare a piacimento il quinto qubit ionico con gli altri quattro, un requisito comune per il rilevamento degli errori o gli schemi di correzione. Con questo approccio, gli scienziati hanno rilevato quasi tutti gli errori dei singoli ioni, eseguendo più di 5000 esecuzioni della procedura completa di codifica e misurazione per un numero di diversi stati quantistici. Inoltre, la codifica stessa non sembrava introdurre errori su più ioni contemporaneamente, una caratteristica che potrebbe aver segnato il destino per il rilevamento e la correzione degli errori negli ioni.

Sebbene il risultato sia un primo passo verso memorie quantistiche e computer quantistici più grandi, gli autori affermano che dimostra il potenziale degli schemi di protezione dei qubit con ioni intrappolati e apre la strada al rilevamento degli errori e, infine, alla correzione degli errori su scala più ampia.