- Un team di ricercatori ha realizzato il più piccolo computer quantistico, funzionante a temperatura ambiente e delle dimensioni di un PC desktop.
La scienza continua a fare passi da gigante nel campo della tecnologia quantistica. Recentemente, un team di ricercatori ha realizzato il più piccolo computer quantistico al mondo, che ha le dimensioni di un comune PC desktop e funziona a temperatura ambiente. Questa innovazione rappresenta una significativa evoluzione rispetto ai tradizionali computer quantistici, che richiedono condizioni estremamente fredde per operare efficacemente.
Un Prototipo Innovativo
Il computer quantistico in questione è alimentato da un singolo foton, o particella di luce, incapsulato all’interno di una fibra ottica a forma di anello. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati il 3 settembre sulla rivista Physical Review Applied.
Il dispositivo, pur essendo un prototipo, è in grado di eseguire operazioni matematiche, come la fattorizzazione dei numeri primi. Per esempio, può risolvere l’equazione 15 = 5 x 3, dimostrando la sua capacità di eseguire calcoli complessi.
Mentre molti computer quantistici attualmente in uso, come il chip Condor da 1.000 qubit di IBM, sono costruiti con qubit superconduttori, la necessità di raffreddare questi sistemi a temperature prossime allo zero assoluto richiede attrezzature ingombranti. Questa condizione limita notevolmente la praticità e l’accessibilità della tecnologia quantistica, rendendo difficile l’implementazione su larga scala.
La Potenza dei Foton
I foton sono stati a lungo considerati una valida alternativa ai qubit superconduttori. Questo approccio è noto come calcolo quantistico ottico. Nel febbraio scorso, alcuni scienziati avevano suggerito che l’uso di un singolo impulso laser per costruire qubit potesse permettere di realizzare computer quantistici stabili a temperatura ambiente.
Nel nuovo studio, il team di ricercatori ha progettato una macchina in grado di eseguire calcoli senza necessità di raffreddamento. Grazie a questa caratteristica, il computer quantistico ha dimensioni simili a quelle di un normale PC desktop.
Secondo il professor Chuu Chih-sung, autore principale dello studio e professore di ottica quantistica presso l’Università Tsing Hua di Taiwan, il computer immagazzina informazioni in “32 time-bins o dimensioni” all’interno del pacchetto d’onda di un singolo fotone. Questo rappresenta un record mondiale per il numero di dimensioni computazionali accessibili da un singolo qubit.
A differenza dei qubit superconduttori, i fotoni possono mantenere uno stato quantistico stabile a temperatura ambiente. Questo tipo di macchina quantistica consuma meno energia e presenta costi operativi inferiori. Inoltre, risulta più efficiente rispetto ai sistemi che utilizzano qubit a ioni intrappolati, i quali necessitano di laser complessi per sintonizzare con precisione il loro stato quantistico.
Sfide e Opportunità Future
Nonostante esistano già computer quantistici ottici che utilizzano centinaia di fotoni, la loro natura probabilistica presenta sfide significative. I fotoni possono apparire e scomparire in modo imprevedibile, rendendo difficile il controllo su larga scala, come sottolineato da Chuu. In risposta a questa sfida, il suo team ha compresso tutte le informazioni in un singolo fotone stabile, paragonando il loro lavoro alla trasformazione di una bicicletta che può trasportare una sola persona in un treno a 32 vagoni, capace di ospitare un numero elevato di passeggeri.
I prossimi passi nella ricerca includeranno il miglioramento della capacità di immagazzinamento di un singolo fotone, con l’obiettivo di permettere l’elaborazione di calcoli ancora più complessi. Questa avanzata potrebbe aprire nuove strade per applicazioni nel campo del calcolo quantistico e oltre.
Integrazione nelle Reti di Comunicazione Quantistica
La possibilità di utilizzare un fotone come qubit apre la strada a un’integrazione fluida con le future reti di comunicazione quantistica. Queste reti utilizzano la luce per trasmettere dati, rendendo questa tecnologia potenzialmente compatibile con i sistemi di calcolo classico basati sulla luce. Questa sinergia tra le due tecnologie potrebbe portare a una rapida evoluzione nel modo in cui gestiamo e trasmettiamo informazioni.
In conclusione, il nuovo computer quantistico non solo rappresenta un traguardo significativo nel campo del calcolo quantistico, ma offre anche spunti interessanti per il futuro delle tecnologie informatiche. Con la continua ricerca e innovazione in questo campo, le possibilità sembrano illimitate, rendendo il monitoraggio di questi sviluppi cruciale per comprendere come il calcolo quantistico potrebbe influenzare vari settori, dalla crittografia alla simulazione di sistemi complessi.