Il calcolo di nuova generazione
e l'abbinamento tra elaborazione delle informazioni e meccanica quantistica ha generato il concetto di computer quantistici, che sfruttano proprietà quantistiche come il principio di sovrapposizione quantistica, cioè l'idea che la materia può esistere contemporaneamente in più luoghi, e la correlazione quantistica, in base alla quale due particelle di materia possono avere le stesse proprietà e comportarsi in maniera identica quando vengono separate. I bit tipici immagazzinano la memoria registrando 1 o 0, mentre i 'qubit' possono rappresentare informazioni sia come memoria che come stato di correlazione con altre particelle. Un qubit include due livelli energetici. La sovrapposizione di questi stati è descritta da una funzione d'onda, mentre il collasso di tale funzione d'onda, che interrompe il calcolo quantistico, viene detto decoerenza. Evitare questo collasso è uno dei problemi più complessi da affrontare per la creazione di computer quantistici, e proprio a tale problema si proponeva di trovare una soluzione il progetto 43CAQIP ("High fidelity quantum gates with trapped 43Ca+ ions"), finanziato dall'UE. Alta fedeltà significa che le informazioni vengono trasmesse con grande precisione. L'obiettivo del progetto di ricerca era l'impiego di porte quantistiche per analizzare semplici algoritmi quantistici e creare una correlazione di più particelle. L'isotopo di calcio 43Ca+ offre un sistema di qubit immune alle fluttuazioni dei campi magnetici, la causa principale della decoerenza in altri esperimenti. Le informazioni quantistiche vengono codificate negli stati interni con vita lunga delle trappole ioniche. Con la generazione di stati di correlazione degli ioni, questi possono fungere da porte logiche simili a quelle elettroniche del mondo digitale. Con il progetto è stata sviluppata con successo una porta che è stata utilizzata anche su ioni "caldi" (vibranti), ma non richiede il "raffreddamento" (riduzione delle vibrazioni) a laser degli ioni intrappolati. Questo risultato del progetto è di primaria importanza per l'applicazione del calcolo quantistico, che generalmente richiede operazioni che purtroppo implicano un inevitabile riscaldamento degli ioni intrappolati. Lo sviluppo di queste porte consentirà calcoli più rapidi per la soluzione di problemi la cui complessità li rende inaccostabili per gli attuali computer. L'implementazione della porta di correlazione ad alta fedeltà che è stata sviluppata ha aperto la via numerose ed entusiasmanti possibilità per la ricerca, e con il progetto è stato compiuto un notevole passo in avanti verso l'obiettivo del calcolo quantistico, le cui potenzialità sono notevolmente superiori.
