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Il processore fotonico quantistico più grande di sempre

Un nuovo chip processore fotonico quantistico a 20 modalità di input, compatibile con fonti di luce a punti quantici, stimola il progresso della computazione quantistica fotonica europea.

Economia digitale

I computer quantici promettono di spingere l’informatica ben oltre le attuali capacità dei computer odierni, ma questo potenziale non può ancora essere sfruttato. In cerca di un modo per dimostrare la supremazia quantistica, alcuni ricercatori impegnati nel progetto PHOQUISING, finanziato dall’UE, stanno sviluppando un sistema di calcolo ibrido basato su una tipologia di fotonica integrata all’avanguardia che unisce processi tradizionali e quantici. L’obiettivo del progetto è sviluppare una macchina di campionatura che porti l’Europa in prima linea nella computazione fotonica quantistica. Per raggiungere tale traguardo, QuiX Quantum, azienda olandese partner del progetto PHOQUSING, ha creato il processore fotonico quantico più grande di sempre compatibile con punti quantici (cristalli semiconduttori della grandezza pari a un nanometro che emettono luci di vari colori se illuminati dai raggi ultravioletti). Il processore è il componente centrale della macchina di campionatura quantica, un dispositivo di calcolo quantico a breve termine in grado di dimostrare un vantaggio quantistico. «Le macchine di campionatura quantica basate sulla luce sono ritenute molto promettenti per la dimostrazione di un vantaggio quantistico», riferisce un articolo pubblicato sul sito web di QuiX Quantum. «Il problema nel derivare campioni da una distribuzione delle probabilità, operazione troppo complessa a livello matematico per un computer tradizionale, può essere risolto facilmente facendo sì che la luce si propaghi attraverso queste macchine di campionatura quantica, al cui nucleo si trovano interferometri ottici lineari su larga scala, ovvero processori fotonici.»

Uno sguardo al chip

Il processore sviluppato dal team di ricerca è un chip fotonico in nitruro di silicio a 20 modalità di input dalle «dimensioni record», ottimizzato per l’uso alla lunghezza d’onda del vicino infrarosso e funzionante con una lunghezza d’onda di 925 nanometri. Secondo quanto affermato nel video webinar che presenta il processore, 20 modalità di input con 190 celle elementari e 380 elementi regolabili rendono questo processore probabilmente il chip fotonico più complesso attualmente disponibile. Oltre all’alto numero di modalità, tra le caratteristiche chiave del processore fotonico quantico vi sono perdite ottiche basse (2,9 decibel per modalità) e una fedeltà elevata (99,5 % per le matrici di permutazione e 97,4 % per le matrici aleatorie Harr). Il processore chiavi in mano permette anche l’interferenza quantistica ad alta visibilità (98 %). Il prof. Fabio Sciarrino dell’Università Sapienza di Roma, ateneo che ha coordinato il progetto PHOQUSING (PHOTONICS QUANTUM SAMPLING MACHINE), osserva nell’articolo di QuiX Quantum: «La consolidata tecnologia fotonica ad alte prestazioni di QuiX Quantum è fondamentale per il successo del progetto poiché affronta l’esigenza della transizione dalla scienza alla tecnologia necessaria per sviluppare una computazione quantica utile.» Il progetto riunisce sette partner da Francia, Italia, Paesi Bassi e Portogallo, che comprendono cinque organizzazione di ricerca e accademiche e due attori industriali, tutti leader europei nel campo dell’elaborazione di informazioni quantiche e della fotonica integrata. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto PHOQUSING

Parole chiave

PHOQUSING, quantico, fotonico, processore, informatica, chip, calcolo quantistico

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