La corsa globale per costruire un computer quantistico veramente pratico è sempre più avanzata. I ricercatori di numerose istituzioni stanno lavorando su un’ampia gamma di tecnologie di bit quantistici. Fino ad ora non c’è stato consenso su quale tipo di bit quantistico sia più adatto a massimizzare il potenziale dell’informatica quantistica.
I bit quantistici (qubit) sono la base di un computer quantistico: sono responsabili dell’elaborazione, del trasferimento e dell’archiviazione dei dati. Per funzionare correttamente, devono archiviare le informazioni in modo affidabile e allo stesso tempo elaborarle rapidamente. La base dell’elaborazione rapida delle informazioni sono le interazioni stabili e veloci tra molti bit quantici, i cui stati possono essere controllati in modo affidabile dall’esterno.
Affinché un computer quantistico sia pratico da usare e svolga un lavoro sufficientemente prezioso, milioni di bit quantistici devono stare in un singolo chip. Attualmente, i computer quantistici più avanzati hanno solo poche centinaia di bit quantici, il che significa che possono eseguire solo calcoli che sono già possibili (e spesso in modo più efficiente) sui computer convenzionali.
Per risolvere il problema di ordinare e collegare migliaia di bit quantistici, i ricercatori dell’Università di Basilea in Svizzera, così come il centro SPIN dell’NCCR (Centro nazionale di competenza nella ricerca) si sono rivolti a un tipo di bit quantistico che utilizza lo spin (momento angolare intrinseco) di un elettrone o di una lacuna. Una lacuna è essenzialmente l’assenza di un elettrone in un semiconduttore. Sia le lacune che gli elettroni hanno spin, che può assumere almeno uno dei due stati: su o giù, analogo allo 0 e all’1 dei bit classici. Rispetto allo spin di un elettrone, quello di una lacuna ha il vantaggio di poter essere controllato completamente elettricamente, senza la necessità di componenti aggiuntivi sul chip.
Nel 2022 i fisici dell’Università di Basilea sono riusciti a dimostrare che gli spin dei buchi in un dispositivo elettronico possono essere intrappolati e utilizzati come bit quantistici.
Ora, un team che comprende, tra gli altri, Simon Geyer e Andreas Kuhlmann, entrambi dell’Università di Basilea, ha ottenuto per la prima volta un’interazione controllabile tra due bit quantistici all’interno di un sistema del tipo descritto.
Due lacune elettroniche che agiscono come bit quantistici e interagiscono tra loro. (Illustrazione: NCCR SPIN. CC BY-SA)
Geyer, Kuhlmann e i loro colleghi presentano i dettagli tecnici dei loro risultati nella rivista accademica Nature Physics, con il titolo “Interazione di scambio anisotropico di due qubit con spin bucato”. (Fontana: NCYT di Amazings)
