Il team della professoressa Michelle Simmons all'UNSW di Sydney ha dimostrato un sensore compatto per accedere alle informazioni memorizzate negli elettroni dei singoli atomi, una svolta che ci avvicina di un passo al calcolo quantistico scalabile nel silicio.

La ricerca, condotto all'interno del gruppo Simmons presso il Center of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T) con Ph.D. la studentessa Prasanna Pakkiam come autrice principale, è stato pubblicato oggi sulla prestigiosa rivista Revisione fisica X .

I bit quantistici (o qubit) realizzati da elettroni ospitati su singoli atomi nei semiconduttori sono una piattaforma promettente per computer quantistici su larga scala, grazie alla loro stabilità nel tempo. La creazione di qubit posizionando e incapsulando con precisione singoli atomi di fosforo all'interno di un chip di silicio è un approccio australiano unico che il team di Simmons ha condotto a livello globale.

Ma l'aggiunta di tutte le connessioni e le porte necessarie per l'ampliamento dell'architettura dell'atomo di fosforo sarebbe stata una sfida, fino ad ora.

"Per monitorare anche un solo qubit, devi costruire più connessioni e porte attorno ai singoli atomi, dove non c'è molto spazio, " dice il professor Simmons. "Inoltre, hai bisogno di qubit di alta qualità nelle immediate vicinanze in modo che possano parlare tra loro, il che è realizzabile solo se hai la minor infrastruttura di gate intorno a loro possibile."

Rispetto ad altri approcci per realizzare un computer quantistico, Il sistema di Simmons aveva già una densità di gate relativamente bassa. Eppure la misurazione convenzionale richiedeva ancora almeno 4 porte per qubit:1 per controllarlo e 3 per leggerlo.

Integrando il sensore di lettura in una delle porte di controllo, il team dell'UNSW è stato in grado di ridurre questo a solo due porte:1 per il controllo e 1 per la lettura.

"Non solo il nostro sistema è più compatto, ma integrando un circuito superconduttore attaccato al gate ora abbiamo la sensibilità per determinare lo stato quantistico del qubit misurando se un elettrone si muove tra due atomi vicini, " afferma l'autore principale Pakkiam.

"E abbiamo dimostrato che possiamo farlo in tempo reale con una sola misurazione, un singolo scatto, senza la necessità di ripetere l'esperimento e fare la media dei risultati".

"Questo rappresenta un importante passo avanti nel modo in cui leggiamo le informazioni incorporate nei nostri qubit, " conclude Simmons. "Il risultato conferma che la lettura a porta singola dei qubit sta ora raggiungendo la sensibilità necessaria per eseguire la necessaria correzione dell'errore quantistico per un computer quantistico scalabile".

La prima azienda australiana di informatica quantistica

Da maggio 2017, La prima azienda australiana di informatica quantistica, Silicon Quantum Computing Pty Limited (SQC), ha lavorato per creare e commercializzare un computer quantistico basato su una suite di proprietà intellettuale sviluppata presso l'Australian Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T).

Co-locato con CQC2T nel campus UNSW a Sydney, SQC sta investendo in un portafoglio di progetti di sviluppo tecnologico parallelo guidati da ricercatori quantistici leader a livello mondiale, tra cui l'australiana dell'anno e la professoressa laureata Michelle Simmons. Il suo obiettivo è produrre un dispositivo dimostrativo da 10 qubit in silicio entro il 2022 come precursore di un computer quantistico basato su silicio su scala commerciale.

SQC ritiene che l'informatica quantistica alla fine avrà un impatto significativo sull'economia globale, con possibili applicazioni nella progettazione software, apprendimento automatico, programmazione e pianificazione logistica, analisi finanziaria, modellizzazione del mercato azionario, verifica software e hardware, modellistica climatica, progettazione e test rapidi di farmaci, e la diagnosi precoce e la prevenzione delle malattie.

Creato tramite una coalizione unica di governi, aziende e università, SQC è in competizione con alcune delle più grandi multinazionali tecnologiche e laboratori di ricerca stranieri.

Oltre a sviluppare la propria tecnologia proprietaria e la proprietà intellettuale, SQC continuerà a lavorare con CQC2T e altri partecipanti negli ecosistemi australiani e internazionali di Quantum Computing, costruire e sviluppare un'industria di calcolo quantistico al silicio in Australia e, in definitiva, per portare i suoi prodotti e servizi sui mercati globali.