I ricercatori di Google e dell'Università della California Santa Barbara hanno compiuto un passo importante verso l'obiettivo di costruire un computer quantistico su larga scala.

Scrivere sul diario Scienza e tecnologia quantistica , presentano un nuovo processo per la creazione di interconnessioni superconduttive, compatibili con la tecnologia qubit superconduttore esistente.

La corsa allo sviluppo del primo computer quantistico corretto per errori su larga scala è estremamente competitiva, e il processo stesso è complesso. Mentre i computer classici codificano i dati in cifre binarie (bit) che esistono in uno dei due stati, un computer quantistico memorizza le informazioni in bit quantistici (qubit) che possono essere intrecciati tra loro e posti in una sovrapposizione di entrambi gli stati contemporaneamente.

Il problema è che gli stati quantistici sono estremamente fragili, e qualsiasi interazione indesiderata con l'ambiente circostante può distruggere questa informazione quantistica. Una delle maggiori sfide nella creazione di un computer quantistico su larga scala è come aumentare fisicamente il numero di qubit, pur collegando loro segnali di controllo e preservando questi stati quantistici.

L'autore principale Brooks Foxen, dell'Università di Santa Barbara, ha dichiarato:"Ci sono molte incognite quando si tratta di immaginare esattamente come sarà il primo computer quantistico su larga scala. Nel campo dei qubit superconduttori, stiamo appena iniziando a esplorare sistemi con decine di qubit, mentre l'obiettivo a lungo termine è costruire un computer con milioni di qubit.

"La ricerca precedente ha riguardato principalmente layout in cui i cavi di controllo sono instradati su un singolo strato metallico. I circuiti più interessanti richiedono la capacità di instradare il cablaggio in tre dimensioni in modo che i fili possano incrociarsi. Risolvere questo problema senza introdurre materiali che riducono la qualità del i qubit superconduttori sono un argomento scottante, e diversi gruppi hanno recentemente dimostrato possibili soluzioni. Crediamo che la nostra soluzione, che è il primo a fornire interconnessioni completamente superconduttive con correnti critiche elevate, offre la massima flessibilità nella progettazione di altri aspetti dei circuiti quantistici."

Man mano che la tecnologia dei qubit superconduttori cresce oltre le catene unidimensionali di qubit accoppiati vicini più prossimi, gli array bidimensionali su larga scala sono un naturale passo successivo.

Sono stati costruiti prototipi di array bidimensionali, ma la sfida dell'instradamento del cablaggio di controllo e dei circuiti di lettura ha, finora, ha impedito lo sviluppo di array di qubit ad alta fedeltà di dimensioni 3x3 o superiori.

L'autore senior Professor John M Martinis, nominato congiuntamente da Google e dalla UC Santa Barbara, ha dichiarato:"Per consentire lo sviluppo di array di qubit più grandi, abbiamo sviluppato un processo per fabbricare interconnessioni completamente superconduttive che sono materialmente compatibili con le nostre esistenti, alta fedeltà, alluminio su qubit di silicio.

"Questo processo di fabbricazione apre le porte alla possibilità della stretta integrazione di due circuiti superconduttori tra loro o, come sarebbe auspicabile nel caso dei qubit superconduttori, la stretta integrazione di un dispositivo qubit ad alta coerenza con un denso, multistrato, dispositivo di instradamento del segnale."