I ricercatori della Yale University hanno dimostrato uno dei passaggi chiave nella costruzione dell'architettura per computer quantistici modulari:il "teletrasporto" di una porta quantistica tra due qubit, su richiesta.

I risultati appaiono online il 5 settembre sulla rivista Natura .

Il principio chiave alla base di questo nuovo lavoro è il teletrasporto quantistico, una caratteristica unica della meccanica quantistica che è stata precedentemente utilizzata per trasmettere stati quantistici sconosciuti tra due parti senza inviare fisicamente lo stato stesso. Utilizzando un protocollo teorico sviluppato negli anni '90, I ricercatori di Yale hanno dimostrato sperimentalmente un'operazione quantistica, o "cancello, " senza fare affidamento su alcuna interazione diretta. Tali porte sono necessarie per il calcolo quantistico che si basa su reti di sistemi quantistici separati, un'architettura che, secondo molti ricercatori, può compensare gli errori inerenti ai processori di calcolo quantistico.

Attraverso lo Yale Quantum Institute, un gruppo di ricerca di Yale guidato dal ricercatore principale Robert Schoelkopf e dall'ex studente laureato Kevin Chou sta studiando un approccio modulare all'informatica quantistica. Modularità, che si trova in tutto, dall'organizzazione di una cellula biologica alla rete di motori nell'ultimo razzo SpaceX, si è rivelata una potente strategia per costruire grandi, sistemi complessi, dicono i ricercatori. Un'architettura quantistica modulare è costituita da un insieme di moduli che funzionano come piccoli processori quantistici collegati a una rete più ampia.

I moduli in questa architettura hanno un isolamento naturale l'uno dall'altro, che riduce le interazioni indesiderate attraverso il sistema più grande. Tuttavia, questo isolamento rende anche l'esecuzione di operazioni tra i moduli una vera sfida, secondo i ricercatori. I cancelli teletrasportati sono un modo per implementare operazioni tra moduli.

"Il nostro lavoro è la prima volta che questo protocollo è stato dimostrato in cui la comunicazione classica avviene in tempo reale, permettendoci di attuare un'operazione 'deterministica' che esegua ogni volta l'operazione desiderata, " Disse Cho.

I computer quantistici completamente utili hanno il potenziale per raggiungere velocità di calcolo che sono ordini di grandezza più veloci dei supercomputer di oggi. I ricercatori di Yale sono in prima linea negli sforzi per sviluppare i primi computer quantistici completamente utili e hanno svolto un lavoro pionieristico nell'informatica quantistica con circuiti superconduttori.

I calcoli quantistici vengono eseguiti tramite delicati bit di dati chiamati qubit, che sono soggetti a errori. Nei sistemi quantistici sperimentali, I qubit "logici" sono monitorati da qubit "ausiliari" al fine di rilevare e correggere immediatamente gli errori. "Il nostro esperimento è anche la prima dimostrazione di un'operazione a due qubit tra qubit logici, "Ha detto Schoelkopf. "Si tratta di una pietra miliare verso l'elaborazione delle informazioni quantistiche utilizzando qubit a correzione di errore".