Un team di ricerca che include due fisici dell'UO ha delineato nuove tecniche per controllare i mattoni dell'informatica quantistica, un passo potenzialmente significativo per rendere tali computer più precisi e utili.

I fisici David Allcock e David Wineland sono i fondatori del nuovo Oregon Ions Laboratory, che è stato recentemente allestito nel seminterrato di Willamette Hall. Sono tra i 12 autori di un nuovo articolo, che si basa su un esperimento presso il National Institute for Standards and Technology di Boulder, Colorado. Entrambi gli scienziati hanno precedentemente lavorato presso il laboratorio del Colorado e hanno continuato a collaborare al progetto dopo essere venuti all'UO nel 2018.

Le tecniche, descritto nel giornale Natura , implicano l'uso di bit quantistici a ioni intrappolati, o qubit, nel calcolo quantistico e nelle simulazioni. Potrebbero portare a miglioramenti nel funzionamento dei computer quantistici, che commettono ancora troppi errori di calcolo per essere strumenti efficaci, dicevano i fisici.

Il problema con i computer quantistici è che le loro porte logiche, gli strumenti utilizzati per eseguire funzioni logiche di base nell'informatica, "sono davvero pessime, " disse Allcock.

"Non riescono circa l'1 per cento del tempo, " ha detto. "Puoi fare circa 100 (operazioni), poi tiri fuori la spazzatura".

Wineland ha aggiunto, "L'intero campo è in una fase ora, a causa di errori esistenti, che non possiamo fare lunghi calcoli o simulazioni di valore pratico sulle nostre macchine."

L'obiettivo è arrivare a 10, 000 operazioni senza errori e quindi aggiungere livelli di controlli per correggere gli errori non appena si verificano, Egli ha detto.

"Vogliamo arrivare a quel punto, " Ha detto Allcock. "Allora puoi usare i computer quantistici per qualcosa di utile. In questo momento sono solo giocattoli".

Wineland ha detto che gli ioni intrappolati sono come una ciotola di biglie che hanno determinate proprietà magnetiche. I fisici possono applicare forze agli ioni con metodi diversi, compresi i laser, disse Allcock. Ma i laser sono macchine costose e complesse, considerando che realizzare porte logiche utilizzando le forze magnetiche è più economico e pratico perché possono essere generate direttamente con circuiti integrati, Egli ha detto.

"Quello che abbiamo fatto qui è mostrare che queste tecniche funzionano così come chiunque ha fatto prima le porte logiche, " Egli ha detto.

Google e IBM sono tra le imprese commerciali che hanno eserciti di ingegneri che lavorano su tali problemi, mentre i fisici accademici cercano di dimostrare che ci sono di meglio, tecniche più basilari per risolverli.

"Abbiamo dimostrato che puoi farlo in un modo tecnicamente più semplice, " Egli ha detto.

Se i fisici e gli ingegneri possono rendere i computer quantistici affidabili e in grado di funzionare con una capacità sufficientemente grande, potrebbero simulare altri sistemi, ha detto Wineland. Per esempio, un computer quantistico potrebbe simulare l'azione di una molecola utilizzata nella terapia farmacologica senza doverla sintetizzare in laboratorio.

"Ci sono alcuni molto pratici, risultati utili, " ha detto Wineland. "Stiamo solo grattando la superficie."