Un team di ricerca presso la Tokyo Medical and Dental University (TMDU), RIKEN, e l'Università di Tokyo hanno dimostrato come aumentare la durata dei qubit all'interno dei computer quantistici utilizzando un qubit "filtro" aggiuntivo. Questo lavoro può aiutare a realizzare computer quantistici ad alta fedeltà che possono essere utilizzati in ambito finanziario, crittografico, e applicazioni chimiche.

I computer quantistici sono pronti ad avere un grande impatto in una varietà di campi, dalla sicurezza di Internet allo sviluppo dei farmaci. Invece di limitarsi agli 0 e agli 1 binari dei computer classici, i qubit nei computer quantistici possono assumere valori che sono sovrapposizioni arbitrarie dei due. Ciò consente ai computer quantistici il potenziale per risolvere determinati problemi, come decifrare cifrari crittografici, molto più veloce delle macchine attuali.

Però, esiste un compromesso fondamentale tra la durata delle sovrapposizioni di qubit e la velocità di elaborazione. Questo perché i qubit devono essere accuratamente schermati dall'interazione con l'ambiente, oppure la fragile sovrapposizione tornerà ad essere solo uno o zero in un processo chiamato decoerenza. Per ritardare questa perdita di fedeltà quantistica, i qubit nei computer quantistici sono accoppiati solo debolmente alla linea di controllo attraverso la quale vengono applicati gli impulsi di controllo dei qubit. Sfortunatamente, un accoppiamento così debole limita la velocità che i calcoli possono essere eseguiti.

Ora, il team della Tokyo Medical and Dental University (TMDU) mostra teoricamente come accoppiare un secondo qubit "filtro" alla linea di controllo può ridurre notevolmente il rumore e le perdite radiative spontanee che portano alla decoerenza. Ciò consente alle connessioni di essere forti, che si presta a tempi di ciclo più rapidi.

"Nella nostra soluzione, il qubit del filtro si comporta come uno specchio non lineare, che riflette completamente la radiazione dal qubit a causa di interferenze distruttive ma trasmette forti impulsi di controllo a causa della saturazione dell'assorbimento, " dice il primo autore Kazuki Koshino.

Questa ricerca aiuta a creare un futuro in cui i computer quantistici possono essere trovati in ogni azienda e laboratorio di ricerca. Molte aziende di ricerca operativa vorrebbero utilizzare i computer quantistici per risolvere problemi di ottimizzazione considerati troppo intensi per i computer convenzionali, mentre i chimici vorrebbero usarli per simulare il movimento degli atomi all'interno delle molecole.

"I computer quantistici vengono migliorati giorno dopo giorno da aziende come IBM e Google. Man mano che diventano più veloci e robusti, possono essere ancora più diffusi, ", afferma l'autore senior Yasunobu Nakamura.