La ricerca condotta dall'Università di Adelaide ha avvicinato il mondo a un'affidabilità, calcolo quantistico ad alte prestazioni.

Un team internazionale ha sviluppato una rivoluzionaria "pompa" a singolo elettrone. Il dispositivo a pompa di elettroni sviluppato dai ricercatori può produrre un miliardo di elettroni al secondo e utilizza la meccanica quantistica per controllarli uno per uno. Ed è così preciso che sono stati in grado di utilizzare questo dispositivo per misurare i limiti delle attuali apparecchiature elettroniche.

Questo apre la strada a future applicazioni di elaborazione delle informazioni quantistiche, anche in difesa, sicurezza informatica e crittografia, e analisi dei big data.

"Questa ricerca ci avvicina di un passo al Santo Graal:affidabile, calcolo quantistico ad alte prestazioni, " afferma il capo progetto Dott. Giuseppe C. Tettamanzi, Assegnista di ricerca senior, presso l'Istituto di fotonica e rilevamento avanzato dell'Università di Adelaide.

Pubblicato sulla rivista Nano lettere , i ricercatori riportano anche osservazioni sul comportamento degli elettroni mai viste prima, una scoperta chiave per coloro che in tutto il mondo lavorano sull'informatica quantistica.

"Calcolo quantistico, o più in generale elaborazione quantistica dell'informazione, ci permetterà di risolvere problemi che non sarebbero possibili con i sistemi informatici classici, " dice il dottor Tettamanzi.

"Funziona su una scala che è vicina a un atomo e, a questa scala, la fisica normale esce dalla finestra ed entra in gioco la meccanica quantistica.

"Per indicare la sua potenziale potenza di calcolo, l'elaborazione convenzionale funziona su istruzioni e dati scritti in una serie di 1 e 0 – pensalo come una serie di interruttori di accensione e spegnimento; nel calcolo quantistico è disponibile ogni possibile valore compreso tra 0 e 1. Possiamo quindi aumentare esponenzialmente il numero di calcoli che possono essere eseguiti contemporaneamente".

Questa squadra dell'Università di Adelaide, in collaborazione con l'Università di Cambridge, Università Aalto in Finlandia, Università del Nuovo Galles del Sud, e l'Università della Lettonia, sta lavorando in un campo emergente chiamato ottica quantistica elettronica. Si tratta di una preparazione controllata, manipolazione e misura di singoli elettroni. Sebbene una notevole mole di lavoro sia stata dedicata in tutto il mondo alla comprensione del trasporto quantistico elettronico, c'è ancora molto da capire e da raggiungere.

"Raggiungere il pieno controllo degli elettroni in questi nanosistemi sarà estremamente vantaggioso per l'implementazione realistica di un computer quantistico scalabile. Noi, Certo, hanno controllato gli elettroni negli ultimi 150 anni, da quando è stata scoperta l'elettricità. Ma, su questa piccola scala, le vecchie regole della fisica possono essere buttate via, " dice il dottor Tettamanzi.

"Il nostro obiettivo finale è fornire un flusso di elettroni affidabile, continuo e coerente – e in questa ricerca, siamo riusciti a fare un grande passo avanti verso il calcolo quantistico realistico.

"E, forse ugualmente emozionante, lungo la strada abbiamo scoperto nuovi effetti quantistici mai osservati prima, dove, a frequenze specifiche, c'è competizione tra stati diversi per la cattura degli stessi elettroni. Questa osservazione aiuterà i progressi in questo campo che cambia le regole del gioco".