Un team di scienziati della TU Delft guidato dal professor Vandersypen cerca di creare processori quantistici migliori e più affidabili. In una gara testa a testa con i concorrenti, hanno mostrato che l'informazione quantistica di uno spin di un elettrone può essere trasportata a un fotone in un chip quantistico di silicio. Questo è importante per connettere bit quantistici attraverso il chip e per scalare fino a un gran numero di qubit. Il loro lavoro è stato pubblicato oggi in Scienza .

I computer quantistici del futuro saranno in grado di eseguire calcoli ben oltre la capacità dei computer di oggi. Le sovrapposizioni quantistiche e l'entanglement di bit quantistici (qubit) consentono di eseguire calcoli paralleli.

I chip quantistici sono fatti di silicio. "Questo è un materiale che conosciamo molto bene, " spiega il professor Lieven Vandersypen di QuTech e del Kavli Institute of Nanoscience Delft, "Il silicio è ampiamente utilizzato nei transistor e quindi può essere trovato in tutti i dispositivi elettronici". Ma il silicio è anche un materiale molto promettente per la tecnologia quantistica. dottorato di ricerca il candidato Guoji Zheng dice, "Possiamo utilizzare campi elettrici per catturare singoli elettroni nel silicio da utilizzare come bit quantistici (qubit). Questo è un materiale interessante in quanto garantisce che le informazioni nel qubit possano essere archiviate per lungo tempo".

Fare calcoli utili richiede un gran numero di qubit, ed è questo upscaling a grandi numeri che sta fornendo una sfida in tutto il mondo. "Per utilizzare molti qubit contemporaneamente, hanno bisogno di essere collegati tra loro; ci deve essere una buona comunicazione", spiega il ricercatore Nodar Samkharadze. Attualmente gli elettroni che vengono catturati come qubit nel silicio possono entrare in contatto diretto solo con i loro vicini immediati. Nodar:"Ciò rende difficile scalare fino a un numero elevato di qubit".

Altri sistemi quantistici usano i fotoni per le interazioni a lunga distanza. Per anni, questo era anche un obiettivo importante per il silicio. Solo negli ultimi anni gli scienziati hanno compiuto progressi, qui. Gli scienziati di Delft hanno ora dimostrato che un singolo spin di elettroni e un singolo fotone possono essere accoppiati su un chip di silicio. Questo accoppiamento rende possibile in linea di principio il trasferimento di informazioni quantistiche tra uno spin e un fotone. Guoji Zheng dice, "Questo è importante per collegare bit quantistici distanti su un chip di silicio, aprendo così la strada all'upscaling dei bit quantistici sui chip di silicio".

In uno studio separato pubblicato nello stesso numero di Scienza oggi, anche altri ricercatori del Kavli Institute of Nanoscience alla TU Delft descrivono un modo per trasferire le informazioni di spin ai fotoni.