I computer quantistici sviluppati fino ad oggi sono stati dispositivi unici nel loro genere che riempiono interi laboratori. Ora, i fisici dell'Università di Innsbruck hanno costruito un prototipo di computer quantistico a trappola ionica che può essere utilizzato nell'industria. Si inserisce in due server rack da 19 pollici come quelli che si trovano nei data center di tutto il mondo. Il compatto, dispositivo autosufficiente dimostra come questa tecnologia sarà presto più accessibile.

Negli ultimi tre decenni, le basi fondamentali per la costruzione di computer quantistici sono state pioniere presso l'Università di Innsbruck, Austria. Nell'ambito delle tecnologie quantistiche faro dell'UE, i ricercatori del Dipartimento di Fisica Sperimentale di Innsbruck hanno ora costruito un dimostratore per un computer quantistico compatto a trappola ionica. "I nostri esperimenti di calcolo quantistico di solito riempiono laboratori di 30-50 metri quadrati, ", afferma Thomas Monz dell'Università di Innsbruck. "Ora stavamo cercando di adattare le tecnologie sviluppate qui a Innsbruck nel più piccolo spazio possibile, rispettando gli standard comunemente usati nell'industria". Il nuovo dispositivo mira a dimostrare che i computer quantistici saranno presto pronti per l'utilizzo nei data center. "Siamo stati in grado di dimostrare che la compattezza non deve andare a scapito della funzionalità, " aggiunge Christian Marciniak della squadra di Innsbruck.

I singoli elementi costitutivi del primo computer quantistico compatto al mondo dovevano essere significativamente ridotti di dimensioni. Per esempio, il fulcro del computer quantistico, la trappola ionica installata in una camera a vuoto, occupa solo una frazione dello spazio precedentemente richiesto. È stato fornito ai ricercatori da Alpine Quantum Technologies (AQT), uno spin-off dell'Università di Innsbruck e dell'Accademia austriaca delle scienze che mira a costruire un computer quantistico commerciale. Altri componenti sono stati forniti dal Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering di Jena e dallo specialista di laser TOPTICA Photonics a Monaco di Baviera, Germania.

Fino a 50 bit quantici

Il computer quantistico compatto può essere utilizzato in modo autonomo e sarà presto programmabile online. Una sfida particolare era garantire la stabilità del computer quantistico. I dispositivi quantistici sono molto sensibili e in laboratorio sono protetti dai disturbi esterni con l'aiuto di misure elaborate. Sorprendentemente, il team di Innsbruck è riuscito ad applicare questo standard di qualità anche al dispositivo compatto, garantendo così un funzionamento sicuro e ininterrotto.

Oltre alla stabilità, un fattore decisivo per l'uso industriale di un computer quantistico è il numero di bit quantistici disponibili. Così, nella sua recente campagna di finanziamento, il governo tedesco ha fissato l'obiettivo di costruire inizialmente computer quantistici dimostrativi con 24 qubit completamente funzionali. I fisici quantistici di Innsbruck hanno già raggiunto questo obiettivo. Sono stati in grado di controllare individualmente e intrappolare con successo fino a 24 ioni con il nuovo dispositivo. "Entro l'anno prossimo, vogliamo essere in grado di fornire un dispositivo con un massimo di 50 bit quantistici controllabili individualmente, "dice Thomas Monz, già guardando al futuro.