Vantaggi:
1. Processi di fabbricazione maturi: Il silicio è il materiale più utilizzato nell’industria dei semiconduttori e i suoi processi di fabbricazione sono consolidati e altamente raffinati. Ciò potrebbe potenzialmente consentire l’integrazione di dispositivi quantistici con le tecnologie esistenti basate sul silicio.
2. Integrazione con CMOS: Uno dei principali vantaggi derivanti dall’utilizzo del silicio per il calcolo quantistico è la possibilità di integrare dispositivi quantistici con la classica tecnologia CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Questa integrazione potrebbe consentire lo sviluppo di sistemi ibridi classico-quantici e fornire un migliore controllo e lettura degli stati quantistici.
Sfide:
1. Difetti materiali e rumore: Il silicio, essendo un elemento relativamente abbondante, è soggetto a difetti materiali e impurità che possono introdurre rumore e decoerenza nei sistemi quantistici. Queste imperfezioni possono disturbare i delicati stati quantistici e limitare i tempi di coerenza dei qubit, che sono cruciali per eseguire operazioni quantistiche affidabili.
2. Mancanza di proprietà di rotazione intrinseche: A differenza di alcuni materiali come l'arseniuro di gallio (GaAs) o alcuni metalli di transizione, il silicio è privo di forti proprietà di spin intrinseche. Ciò significa che è più impegnativo creare spin nel silicio che possano fungere da qubit. Gli spin qubit sono spesso preferiti nell'informatica quantistica a causa dei loro lunghi tempi di coerenza e della robustezza contro determinati tipi di rumore.
3. Scalabilità limitata: Sebbene il silicio sia un materiale consolidato, l’ampliamento dei dispositivi quantistici verso numeri di qubit più grandi rimane una sfida. La presenza di difetti e la difficoltà nel controllare i qubit possono ostacolare la scalabilità dei sistemi quantistici basati sul silicio.
4. Fedeltà al cancello: Il raggiungimento di operazioni quantistiche ad alta fedeltà, come porte a qubit singolo e porte entanglement a due qubit, è fondamentale per l’informatica quantistica. I qubit basati sul silicio hanno dovuto affrontare sfide nel raggiungere fedeltà di gate paragonabili ad altre piattaforme qubit.
In conclusione, sebbene il silicio offra alcuni vantaggi, presenta anche sfide significative per l’informatica quantistica. La ricerca e i progressi in corso nelle tecniche di purificazione dei materiali, nell’ingegneria dei difetti e nelle nuove architetture dei dispositivi mirano ad affrontare queste sfide ed esplorare l’intero potenziale del silicio per l’informatica quantistica. Mentre il campo dell’informatica quantistica continua ad evolversi, vengono studiati anche altri materiali e piattaforme per ampliare i confini dell’elaborazione delle informazioni quantistiche.
