Un concetto teorico per realizzare l'elaborazione dell'informazione quantistica è stato sviluppato dal professor Guido Burkard e dal suo team di fisici presso l'Università di Costanza. I ricercatori hanno trovato modi per schermare il rumore elettrico e magnetico per un breve periodo. Ciò consentirà di utilizzare gli spin come memoria per i computer quantistici, poiché il tempo di coerenza è esteso e durante questo intervallo possono essere eseguite molte migliaia di operazioni del computer. Lo studio è stato pubblicato nell'ultimo numero della rivista Lettere di revisione fisica .

La visione tecnologica della costruzione di un computer quantistico non dipende solo dall'informatica e dalla scienza dell'informazione. Nuove intuizioni in fisica teorica, pure, sono determinanti per i progressi nell'attuazione pratica. Ogni computer o dispositivo di comunicazione contiene informazioni incorporate in sistemi fisici. "Nel caso di un computer quantistico, usiamo spin qubit, Per esempio, per realizzare l'elaborazione delle informazioni, " spiega il professor Guido Burkard, che svolge le sue ricerche in collaborazione con i colleghi della Princeton University. I risultati teorici che hanno portato alla pubblicazione attuale sono stati in gran parte realizzati dall'autore principale dello studio, dottorando Maximilian Russ dell'Università di Costanza.

Alla ricerca del computer quantistico, gli spin qubit e le loro proprietà magnetiche sono al centro dell'attenzione. Per usare gli spin come memoria nella tecnologia quantistica, devono essere allineati, perché altrimenti non possono essere controllati in modo specifico. "Di solito i magneti sono controllati da campi magnetici, come l'ago di una bussola nel campo magnetico terrestre, " spiega Guido Burkard. "Nel nostro caso le particelle sono estremamente piccole e i magneti molto deboli, il che rende davvero difficile controllarli." I fisici affrontano questa sfida con campi elettrici e una procedura in cui diversi elettroni, in questo caso quattro, formare un bit quantico. Un altro problema che devono affrontare è lo spin dell'elettrone, che sono piuttosto sensibili e fragili. Anche nei corpi solidi di silicio reagiscono alle interferenze esterne con disturbi elettrici o magnetici. L'attuale studio si concentra su modelli teorici e calcoli su come i bit quantistici possono essere schermati da questo rumore, un contributo importante alla ricerca di base per un computer quantistico:se questo rumore può essere schermato anche per il più breve tempo possibile, migliaia di operazioni al computer possono essere eseguite in queste frazioni di secondo, almeno in teoria.

Il prossimo passo per i fisici di Costanza sarà ora lavorare con i loro colleghi sperimentali per testare la loro teoria negli esperimenti. Per la prima volta, quattro invece di tre elettroni verranno utilizzati in questi esperimenti, che potrebbe, per esempio., essere implementato dai partner di ricerca a Princeton. Mentre i fisici di Costanza forniscono le basi teoriche, i partner di collaborazione negli Stati Uniti eseguono la parte sperimentale. Questa ricerca non è l'unica ragione per cui Costanza è ora sulla mappa per la ricerca sui qubit.