I ricercatori dell'Università di Copenaghen hanno avanzato la loro tecnologia quantistica a un livello tale che la tecnologia informatica classica non può più tenere il passo. Hanno sviluppato un chip che, con supporto finanziario, potrebbe essere ampliato e utilizzato per costruire il simulatore quantistico del futuro. I loro risultati sono ora pubblicati in Progressi scientifici .

Prima è arrivato Google. Ora, i ricercatori del Niels Bohr Institute dell'Università di Copenaghen in collaborazione con l'Università di Bochum si sono uniti a Google nella corsa per costruire il primo computer quantistico al mondo con quello che chiamano un "importante passo avanti".

"Ora possediamo lo strumento che rende possibile costruire un simulatore quantistico in grado di superare un computer classico. Si tratta di un importante passo avanti e il primo passo in un territorio inesplorato nel mondo della fisica quantistica, " afferma il professor Peter Lodahl, Direttore del Centro per le reti quantistiche ibride (Hy-Q).

Nello specifico, i ricercatori hanno sviluppato un nanochip meno di un decimo dello spessore di un capello umano. Il chip consente loro di produrre particelle di luce abbastanza stabili, noti come fotoni, codificato con informazioni quantistiche per aumentare la tecnologia, e così facendo, può raggiungere il cosiddetto "vantaggio quantistico":lo stato in cui un dispositivo quantistico può risolvere un determinato compito computazionale più velocemente del supercomputer più potente del mondo.

Mentre i ricercatori devono ancora condurre un vero esperimento di "vantaggio quantistico", il loro articolo in Progressi scientifici dimostra che il loro chip produce una risorsa meccanica quantistica che può essere utilizzata per ottenere un "vantaggio quantistico" con una tecnologia già dimostrata.

Per raggiungere questo stato è necessario poter controllare circa 50 bit quantistici, "qubit" - l'equivalente della fisica quantistica dei bit binari di zero e uno utilizzati nei nostri computer classici - in un apparato sperimentale completo che va ben oltre i mezzi finanziari dell'università.

"Potrebbe costarci 10 milioni di euro eseguire un vero esperimento che controlli contemporaneamente 50 fotoni, come ha fatto Google con i qubit superconduttori. Semplicemente non possiamo permettercelo. Però, ciò che noi ricercatori scientifici possiamo fare è sviluppare una sorgente di fotoni e dimostrare che può essere utilizzata per ottenere un "vantaggio quantistico". " spiega l'assistente professore Ravitej Uppu, autore principale dei risultati.

"Intanto, useremo le nostre sorgenti di fotoni per sviluppare simulatori quantistici nuovi e avanzati per risolvere complessi problemi biochimici che potrebbero, Per esempio, essere utilizzato per sviluppare nuovi farmaci. Così, stiamo già preparando i prossimi passi per la tecnologia. Essere in un'università permette di stabilire le basi di una tecnologia e dimostrare le possibilità, considerando che l'upscaling tecnologico definitivo richiede maggiori investimenti. Lavoreremo per stabilire un forte consorzio europeo di partner accademici e industriali con un focus sulla costruzione di simulatori quantistici fotonici con "vantaggio quantistico, '", continua Peter Lodahl.

Un brillante futuro per l'upscaling dei computer quantistici Esistono varie scuole nel mondo dello sviluppo di qubit per computer quantistici, a seconda di quali "mattoni quantistici" si inizia con:atomi, elettroni, o fotoni. Ogni piattaforma ha pro e contro, e resta difficile prevederlo, quale tecnologia trionferà.

Il vantaggio principale dei computer quantistici basati sulla luce è che la tecnologia è già disponibile per scalare fino a molti qubit grazie alla disponibilità di chip fotonici avanzati, che sono stati sviluppati per il settore delle telecomunicazioni. Una delle principali sfide per la generazione di qubit di fotoni è stata quella di farlo con una qualità sufficientemente elevata. È proprio qui che i ricercatori di Copenaghen hanno raggiunto la loro svolta.

"La Danimarca e l'Europa hanno orgogliose tradizioni nella ricerca sull'ottica quantistica, e allo stesso tempo una forte industria e infrastruttura delle telecomunicazioni. Sarebbe davvero emozionante combinare questi punti di forza in un'iniziativa su larga scala dedicata ai computer quantistici fotonici. Sarebbe fantastico far parte di un processo che si estende dalla fisica quantistica fondamentale alle nuove applicazioni tecnologiche, "dice Peter Lodahl.