Insieme all'Università di Innsbruck, il Politecnico di Zurigo e Interactive Fully Electrical Vehicles SRL, Infineon Austria sta ricercando domande specifiche sull'uso commerciale dei computer quantistici. Con le nuove innovazioni nel design e nella produzione, i partner delle università e dell'industria vogliono sviluppare componenti convenienti per computer quantistici.

Le trappole ioniche hanno dimostrato di essere una tecnologia di grande successo per il controllo e la manipolazione delle particelle quantistiche. Oggi, costituiscono il cuore dei primi computer quantistici operativi e, insieme a bit quantistici superconduttori, sono considerati la tecnologia più promettente per la costruzione di computer quantistici commerciali. Dall'anno scorso, ingegneri e ricercatori hanno esplorato insieme come costruire trappole ioniche utilizzando tecnologie di produzione di semiconduttori e quali architetture di chip quantistici traggono vantaggio in particolare dalla maggiore precisione e scalabilità della moderna produzione di semiconduttori nella cooperazione tra Infineon Technologies Austria e i partner di ricerca Università di Innsbruck, ETH Zurich e Interactive Fully Electrical Vehicles SRL dall'Italia, finanziato dall'UE nell'ambito del progetto Horizon 2020 PIEDMONS. Inoltre, i partner di ricerca vogliono scoprire se le trappole ioniche possono essere utilizzate anche a temperatura ambiente grazie all'innovativa geometria della trappola. I ricercatori mirano a produrre sistemi quantistici più robusti ea miniaturizzare l'intero sistema integrando l'elettronica necessaria su chip. On-chip significa che l'elettronica di nuova concezione è integrata direttamente accanto al sistema quantistico:in laboratorio attualmente occupano molto spazio accanto alla configurazione sperimentale. La visione è quella di rendere portatili i computer quantistici per la prima volta.

Giovane ricercatore con una tesi di dottorato visionaria

Nella sua tesi di dottorato, Silke Auchter studia le trappole ioniche. Queste trappole ioniche devono essere ulteriormente sviluppate utilizzando tecnologie di produzione di semiconduttori. In questo modo, le trappole possono essere prodotte in modo molto uniforme e preciso e più facilmente combinabili con l'elettronica e l'ottica miniaturizzate. Inoltre, possono essere implementati concetti di trap più complessi e completi che sono robusti contro le interferenze esterne. Gli ioni sono usati come bit quantistici, le controparti della meccanica quantistica ai bit nei computer convenzionali. I ricercatori intrappolano gli ioni in laboratorio in un campo elettromagnetico la cui forma esatta è determinata dalla struttura della trappola ionica. Le trappole microfabbricate non hanno ancora avuto una presa ottimale sugli ioni. Se è possibile costruire questi chip quantistici in modo tale che gli ioni rimangano più stabili, questo aiuterà i ricercatori quantistici di Innsbruck e Zurigo nella loro ricerca di registri quantistici più grandi e algoritmi quantistici più complessi.

Inoltre, stati quantistici robusti sono necessari per l'uso al di fuori delle condizioni di laboratorio, cioè a temperatura ambiente e infine anche mobile. Con i primi prototipi di chip quantistici, sviluppato nel dipartimento MEMS di Villach, gli esperimenti di Silke Auchter sono già in corso. Auchter è un dottorato di ricerca. studente presso Infineon ed è supervisionato da Rainer Blatt, un fisico quantistico di fama internazionale, presso il Dipartimento di Fisica Sperimentale dell'Università di Innsbruck, Austria. Lo scopo della sua ricerca è produrre una trappola ionica microfabbricata in cui gli ioni sono intrappolati stabilmente a temperatura ambiente. Attualmente, i prototipi di computer quantistici devono ancora essere ampiamente raffreddati, che è uno dei principali ostacoli alla produzione industriale di computer quantistici. Nei suoi esperimenti, Silke Auchter cerca quindi di catturare gli ioni in modo così efficiente che i chip quantistici funzionano anche a temperatura ambiente e possono essere costruite architetture di chip ancora più complesse.