I ricercatori dell'Università di Oxford hanno stabilito un nuovo record di velocità per le "porte logiche" che costituiscono gli elementi costitutivi dell'informatica quantistica, una tecnologia che potrebbe trasformare il modo in cui elaboriamo le informazioni.

computer quantistici, che funzionano secondo le leggi della fisica quantistica, hanno il potenziale per rimpicciolire la potenza di elaborazione dei computer classici di oggi. Il team di Oxford sta usando una tecnica a ioni intrappolati per sviluppare il suo computer, in cui le porte logiche posizionano due atomi carichi - contenenti informazioni sotto forma di bit quantistici, o qubit - in uno stato di entanglement quantistico. Descritto da Einstein come "spettrale", l'entanglement è al centro della tecnologia quantistica e significa che le proprietà dei due atomi rimangono collegate, anche quando sono separati da grandi distanze.

Lo studio, condotto da scienziati del Networked Quantum Information Technologies Hub (NQIT) finanziato dal Consiglio di ricerca sulle scienze fisiche e ingegneristiche (EPSRC), che è guidato dall'Università di Oxford, è riportato sul giornale Natura . La ricerca si basa su lavori precedenti in cui il team, guidato dal Professor David Lucas e dal Professor Andrew Steane del Dipartimento di Fisica di Oxford, raggiunto un record mondiale per la precisione della porta logica, raggiungere l'esigente precisione imposta dai modelli teorici del calcolo quantistico.

Gli autori principali del documento sono la dottoranda di Oxford Vera Schäfer, e il dottor Chris Ballance, un ricercatore al Magdalen College, Oxford. Vera Schäfer ha dichiarato:"Il calcolo quantistico sarà ideale per compiti come fattorizzare grandi numeri o simulare reazioni complesse tra molecole per aiutare con lo sviluppo di farmaci.

“Il lavoro precedente nel nostro gruppo ha prodotto porte logiche quantistiche con una precisione da record. Abbiamo quindi iniziato a lavorare per aumentare la velocità di quei cancelli senza comprometterne la precisione, che è difficile. Gli ioni intrappolati si muovono come un pendolo durante il funzionamento del cancello, ma quando questo processo viene accelerato diventano sensibili a una serie di fattori che causano errori.

"Utilizzando una tecnica che modella con precisione la forza sugli ioni in modo tale che le prestazioni del gate diventino resistenti a questi fattori, siamo stati in grado di aumentare la velocità di un fattore da 20 a 60 rispetto ai precedenti migliori cancelli - lunghi 1,6 microsecondi, con una precisione del 99,8%.

"Ora abbiamo prodotto la massima fedeltà e il cancello più veloce, raggiungere un punto in cui le nostre porte sono in linea di principio abbastanza buone per l'informatica quantistica. Il prossimo passo è pensarci in termini pratici e lavorare per ampliare il nostro sistema per creare un computer quantistico praticabile.'

Il professor Lucas ha dichiarato:"I qubit a ioni intrappolati sono stati a lungo la pietra di paragone per la precisione nel mondo dell'informatica quantistica, e hanno anche la bella caratteristica di interfacciarsi naturalmente ai fotoni per le applicazioni di rete. Ma uno svantaggio era che le operazioni di entanglement di base erano sempre piuttosto lente. Nel nostro ultimo esperimento, siamo stati in grado di generare entanglement in tempi brevi come 480 nanosecondi, dimostrando che la velocità logica non deve essere limitata dalla naturale scala temporale del movimento "a pendolo" degli ioni.'