Computer quantistici sempre più vicini, ma solo grazie ad un materiale pieno di "difetti"
Grazie ai suoi 'difetti', il carburo di silicio è un ottimo candidato per processare le informazioni dei futuri computer quantistici. Queste irregolarità presenti nella sua struttura fanno in modo che l'orientamento degli elettroni in questi punti possa essere manipolato e usato come unità di informazione (qubit) dei computer quantistici usando tecniche ottiche. Lo dimostra su Nature un gruppo di ricerca coordinato da David Awschalom dell'università della California a Santa Barbara.
Sfruttando le leggi della meccanica quantistica applicate a immaginare, manipolare e trasmettere le informazioni i computer quantistici avranno una potenza di calcolo inimmaginabile anche per i più potenti supercomputer, tuttavia si tratta di una tecnologia ancora lontana anche se le ricerche in tutto il mondo stanno facendo rapidi progressi per farla diventare realtà. Una delle sfide è realizzare in modo riproducibile i qubit che rappresentano le unità elementari dell'informazione dei computer quantistici.
I difetti del carburo di silicio, un composto di silicio e carbonio che in alcuni punti manca di un atomo di silicio vicino a un atomo mancante di carbonio, si stanno dimostrando ottimi candidati per processare le informazioni quantistiche. "Questi doppi difetti - ha spiegato Paolo Mataloni che insegna ottica quantistica presso il dipartimento di Fisica dell'università di Roma La Sapienza - danno luogo a delle transizioni nello spin degli elettroni", cioè nell'orientamento della rotazione degli elettroni "che può essere sia orario sia antiorario e che può essere associato allo stato 0 e 1 usati come unita" di informazione (bit) dei computer tradizionali".
Il qubit del sistema quantistico però a differenza dei bit può essere contemporaneamente nello stato 0 e 1 perché sfrutta il principio di sovrapposizione della meccanica quantistica per la quale gli atomi possono trovarsi contemporaneamente in due stati diversi, ed è questa caratteristica alla base della enorme potenza di calcolo che avranno questi calcolatori. Nel lavoro si dimostra che queste transizioni, ha proseguito Mataloni, riescono inoltre a 'sopravvivere' per molto tempo, fino ad alcune decine di milionesimi di secondo "un tempo sufficiente per effettuare un numero elevato di operazioni logiche sul sistema prima che si perda l'informazione a causa delle sue interazioni con l'ambiente".
Un altro vantaggio del carburo di silicio per i computer quantistici è che queste operazioni possono essere effettuate lavorando a temperatura ambiente pilotando gli spin con segnali a microonde a differenza di altri materiali candidati per la computazione quantistica, per i quali questo è fino ad oggi possibile a temperature vicine allo zero assoluto. Il carburo di silicio, inoltre, è un semiconduttore già vastamente usato nell'elettronica, con l'evidente vantaggio di potersi avvalere di questa tecnologia ormai consolidata per usarlo in futuro su vasta scala anche per scopi più avanzati.
"Si tratta di un passo importante - ha sottolineato Mataloni - che apre scenari promettenti, ma la strada per la realizzazione dei computer quantistici è ancora lunga: è necessario dimostrare infatti la possibilità di eseguire misure su singoli qubit in questo materiale in modo controllato, poi bisognerà dimostrare che è possibile scalare queste operazioni su un numero grande di qubit (fino ad alcune centinaia). Infine, oltre alle operazioni a singolo qubit, si dovranno realizzare porte logiche funzionanti con due qubit, un passo questo che rappresenta un altro elemento essenziale per la computazione quantistica".
09 novembre 2011
Redazione Tiscali
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