Per la prima volta, i fisici dell'Università di Innsbruck hanno intrecciato due bit quantistici distribuiti su diversi oggetti quantistici e hanno trasmesso con successo le loro proprietà quantistiche. Questo segna un'importante pietra miliare nello sviluppo di computer quantistici tolleranti ai guasti. I ricercatori hanno pubblicato il loro rapporto in Natura .

Anche i computer possono calcolare male; piccoli disturbi modificano le informazioni memorizzate e alterano i risultati. Quindi i computer utilizzano metodi per correggere continuamente tali errori. Nei computer quantistici, la vulnerabilità agli errori può essere ridotta memorizzando le informazioni quantistiche in più di una singola particella quantistica. Questi bit quantistici logici sono meno sensibili agli errori. Negli ultimi anni, i teorici hanno sviluppato molti codici di correzione degli errori diversi e li hanno ottimizzati per compiti diversi.

"I codici più promettenti nella correzione degli errori quantistici sono quelli definiti su un reticolo bidimensionale, " spiega Thomas Monz del Dipartimento di Fisica Sperimentale dell'Università di Innsbruck. "Ciò è dovuto al fatto che la struttura fisica degli attuali computer quantistici può essere molto ben mappata attraverso tali reticoli". Con l'aiuto dei codici, i bit quantistici logici possono essere distribuiti su diversi oggetti quantistici. I fisici quantistici di Innsbruck sono ora riusciti per la prima volta a intrecciare due bit quantistici codificati in questo modo. L'entanglement di due bit quantistici è una risorsa importante dei computer quantistici, dando loro un vantaggio in termini di prestazioni rispetto ai computer classici.

Una specie di macchina da cucire quantistica

Per il loro esperimento, i fisici usano un computer quantistico a trappola ionica con dieci ioni. In questi ioni sono codificati i bit quantistici logici. Utilizzando una tecnica che gli scienziati chiamano "chirurgia del reticolo, ' due qubit logici codificati su un reticolo possono essere 'cuciti insieme'.

"Una nuova, qubit più grande viene creato dai qubit cuciti insieme in questo modo, " spiega Alexander Erhard del team di Innsbruck. A sua volta, un grande qubit logico può essere separato in due singoli qubit logici mediante chirurgia reticolare. In contrasto con le operazioni standard tra due qubit logici, la chirurgia reticolare richiede solo operazioni lungo il confine dei qubit codificati, non su tutta la loro superficie. "Questo riduce il numero di operazioni necessarie per creare entanglement tra due qubit codificati, " spiegano i fisici teorici Nicolai Friis e Hendrik Poulsen Nautrup.

Tecnologia chiave per computer quantistici tolleranti ai guasti

La chirurgia reticolare è considerata una delle tecniche chiave per il funzionamento dei futuri computer quantistici tolleranti ai guasti. Utilizzando la chirurgia reticolare, i fisici guidati da Thomas Monz e Rainer Blatt, insieme ai fisici teorici Hendrik Poulsen Nautrup e Hans Briegel del Dipartimento di Fisica Teorica dell'Università di Innsbruck e Nicolai Friis dell'Istituto di ottica quantistica e informazione quantistica (IQOQI) dell'Accademia austriaca delle scienze di Vienna, hanno ora dimostrato la generazione di entanglement tra due qubit codificati. Questa è la prima realizzazione sperimentale di correlazioni non classiche tra qubit codificati topologicamente. Per di più, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare per la prima volta il teletrasporto di stati quantistici tra due qubit codificati.