Informatica quantistica in un campo magnetico: Nuova trappola ionica per più qubit

Un gruppo di ricerca del Politecnico di Zurigo ha affrontato i limiti degli attuali computer quantistici. Una delle sfide più grandi è l'espansione a oltre 100 qubit. Attualmente sono in uso solo alcuni modelli con poche centinaia di qubit. Esistono anche configurazioni con oltre mille qubit, ad esempio presso il Centro di Ricerca di Jülich, in Germania, ma non sono ancora stati in grado di mostrare realmente cosa possono fare.

Per contrastare questa situazione, i ricercatori hanno scelto un metodo che è il più stabile possibile e che può essere costruito con uno sforzo relativamente ridotto. Una trappola ionica con radiazioni radio può mantenere stati quantici stabili e quindi è considerata promettente.

Tuttavia, è necessario uno spazio per ciascuna di queste trappole, che in definitiva rappresentano un qubit. La fonte della radiazione radio richiede molta energia. Anche le interferenze tra i circuiti e la necessità di materiali speciali fanno lievitare i costi, aumentano il consumo energetico e riducono l'efficienza.

Tutto ciò deve essere contrastato da una trappola per ioni che utilizza un campo magnetico con una forza di 3 Tesla al posto della radiazione radio. Questo valore è nella gamma di un tipico tomografo a risonanza magnetica, quindi piuttosto elevato. Nonostante ciò, la trappola costruita in questo modo dovrebbe essere estremamente compatta. Il prossimo passo sarà quello di combinare diverse strutture simili in un circuito più complesso.

Lo studio pubblicato su Nature ha dimostrato https://www.nature.com/articles/s41586-024-07111-xulteriori vantaggi del metodo. Tra le altre cose, il campo magnetico è ugualmente forte in tutta la trappola ionica, a differenza della radiazione radio. Ciò consente un controllo molto migliore dello ione. Ad esempio, il team di ricerca è stato in grado di spostare un singolo ione berillio su un'area di pochi micrometri. Sono possibili oltre 100 posizioni diverse sulla superficie.

Grazie al posizionamento flessibile, dovrebbero essere possibili molte altre applicazioni della trappola ionica. Forse un giorno anche un computer quantistico che, in condizioni accettabili (dimensioni, efficienza), porterà con sé le capacità promesse da tempo (prestazioni davvero elevate).