L’immensa promessa dell’informatica quantistica in campi come la chimica e la crittografia è anche la sua sfida più grande:qualsiasi accenno di errore o manomissione fa crollare l’intero calcolo. L’unico modo per aggirare questo problema è utilizzare più bit quantistici (qubit), gli elementi costitutivi dell’informazione quantistica, per eseguire essenzialmente il backup di ciascun qubit. Ma in pratica questo diventa impossibile se il computer quantistico diventa troppo grande.
"Negli attuali processori quantistici si verificano sempre degli errori e quindi potresti pensare, OK, aggiungerò solo qualche altro qubit per protezione", ha detto il fisico Alexey Gorshkov del Joint Quantum Institute dell'Università del Maryland. Il problema è che inizi ad aver bisogno di molti più qubit in modo esponenziale per correggere livelli di errore in diminuzione esponenziale. "Alla fine è semplicemente irrealistico."
Nel loro articolo, pubblicato su Nature Physics, Gorshkov e i suoi coautori hanno scoperto che l’uso di disposizioni speciali, “topologicamente ordinate”, di qubit potrebbe eliminare la necessità di risorse esponenziali per correggere gli errori. "La nostra intuizione è stata, aspetta un attimo, è possibile fare una sorta di correzione dell'errore quantistico topologico (TEC)", che potrebbe portare al "Santo Graal" dell'overhead polinomiale? ha detto Gorshkov, che lavora anche con l'Istituto Nazionale di Standard e Tecnologia. "Questa è la scoperta più importante del nostro articolo."
La loro idea si riduce a "codici di correzione degli errori costruiti a partire da stati topologici della materia, stati della materia che non hanno un ordine locale, ma sono invece caratterizzati da correlazioni a lungo raggio che possono essere utilizzate per rilevare e correggere gli errori", secondo un articolo su Nature Physics News &Views.
La svolta avrà anche implicazioni che vanno oltre l’informatica quantistica, dice Gorshkov, in campi come la fisica delle particelle ad alta energia e la fisica statistica. "La correzione degli errori quantistici è una tecnica universale per controllare gli errori in tutti i sistemi quantistici, non solo in un computer quantistico", ha affermato. "Ci sono molti altri sistemi fisici in cui queste tecniche possono essere sperimentate, e questo è davvero emozionante."
