Oscillatori non lineari offrono strumenti per l’elaborazione di informazioni quantistiche
Obbedendo alle leggi della fisica classica, il funzionamento e la memoria dei computer convenzionali si basa sui numeri binari 0 e 1, con lo stato di ciascun bit (la più piccola unità di informazione) impostato sull’uno o sull’altro. La straordinaria prospettiva del calcolo quantistico è che le unità di informazione di base conosciute come bit quantici o «qubit» possono essere sia 0 che 1 contemporaneamente («in sovrapposizione»). Lo strano fenomeno della correlazione quantistica, in cui due o più oggetti in sovrapposizione sono inestricabilmente legati, anche se separati da una grande distanza, significa che i qubit possono essere accoppiati per funzionare in parallelo come porte logiche quantistiche per l’elaborazione delle informazioni. Man mano che la comprensione della scienza di base, insieme agli investimenti, cresce, il calcolo quantistico sta diventando rapidamente una realtà e le applicazioni nel mondo reale potrebbero apparire all’orizzonte entro pochi anni. A tal fine, il progetto Suptango, finanziato dall’UE, si è proposto di sviluppare risonatori superconduttori non lineari a microonde e stati non classici di radiazione a microonde, e di applicare tali sistemi alla scienza dell’informazione quantistica. Algoritmi quantistici Presentando la portata del potenziale, il prof. Jonas Bylander, il ricercatore principale, afferma: «Creando algoritmi quantistici intelligenti, possiamo programmare un computer quantistico per risolvere problemi che in alcuni casi non sarebbero gestibili in milioni di anni su un normale computer». Suptango ha dimostrato un metodo innovativo e scalabile basato su oscillatori non lineari per il rilevamento ultrasensibile dello stato di un bit quantico di informazioni, utilizzato per racimolare le informazioni risultanti da un calcolo quantistico. Il progetto ha anche dimostrato l’amplificazione delle microonde al limite ultimo della sensibilità, cosa importante perché le informazioni quantistiche codificate in singoli quanti (fotoni) del campo possono facilmente essere sommersi anche nella più piccola quantità di rumore. È stata anche dimostrata una fonte di fotoni a microonde in stato quantistico correlato, che può trovare applicazioni nel calcolo quantistico a variabile continua, nella comunicazione quantistica o nel rilevamento quantistico. Mantenere il vantaggio quantistico dell’UE Il potenziale enorme che l’informatica quantistica offre, la rende un campo molto competitivo. I risultati di Suptango rappresentano solidi passi verso l’elaborazione di informazioni quantistiche a variabile continua abilitata attraverso lo sfruttamento di stati non classici di radiazione a microonde. A causa del controllo supremo che questo approccio esercita sulle microonde quantistiche utilizzando dispositivi superconduttori, questo risulta essere attualmente un settore in piena espansione e di notevole interesse strategico per l’UE. Portare il lavoro al livello successivo e verso la commercializzazione richiede: «Coraggiosi investimenti nello sviluppo di hardware quantistico, software, sistemi di controllo e casi di utilizzo delle applicazioni, come nella nuova Iniziativa faro sulla Tecnologia quantistica dell’UE», afferma Bylander. A tal fine, Bylander fa ora parte di un team che lavora per costruire un processore quantistico superconduttore, con finanziamenti parziali dal nuovo consorzio Flagship www.opensuperq.eu (OpenSuperQ).
Parole chiave
Suptango, quantistico, qubit, informatica, informazioni, correlazione, sovrapposizione, superconduzione, radiazione a microonde, fotoni, algoritmi
