Il problema silenzioso nel calcolo quantistico
Ok, ecco una cosa sorprendente: i computer quantistici possono teoricamente risolvere problemi che richiederebbero ai computer tradizionali un tempo superiore all'età dell'universo. Ma c'è un ostacolo — e grande.
Queste macchine sono incredibilmente fragili. Si disgregano alla minima perturbazione. Parliamo di qualcosa di sottile come l'interferenza elettromagnetica del tuo telefono o persino di cariche elettriche vaganti nell'ambiente.
Pensate a come cercare di fare una perfetta verticale sulla testa su un trampolino elastico mentre qualcuno vi sussurra numeri casuali nell'orecchio. È più o meno così che appare il calcolo quantistico dall'interno della macchina.
Entra in scena il qubit a elio superfluido
I ricercatori dell'Università del Surrey hanno appena pubblicato qualcosa di affascinante. Hanno progettato un nuovo tipo di qubit — l'unità fondamentale dell'informazione quantistica — utilizzando una sostanza chiamata elio-3 superfluido.
L'elio superfluido è già di per sé una sostanza piuttosto strana. È elio raffreddato a temperature vicine allo zero assoluto, dove diventa un liquido in grado di fluire senza alcuna frizione. Risale le pareti, sfugge dai contenitori e si comporta in modi che fanno impazzire di entusiasmo i fisici.
Ma qui sta la parte davvero ingegnosa: questo elio superfluido è neutro rispetto alla carica. A differenza dei qubit superconduttori utilizzati nella maggior parte dei computer quantistici odierni, non porta alcuna carica elettrica.
Sapete come i capelli si attaccano a un palloncino a causa dell'elettricità statica? È la carica elettrica che fa i capricci. Lo stesso tipo di interferenza disturba costantemente i computer quantistici di oggi. Utilizzando un materiale a carica zero, il team del Surrey ritiene che il loro progetto possa naturalmente aggirare questi problemi.
Chiamano la loro creazione dispositivo SHOQ — che onestamente sembra il nome di un supereroe o di un programma di allenamento particolarmente aggressivo. (Superfluid Helium Oscillator Quantum, se siete curiosi.)
Perché 100 volte meno errori conta
I ricercatori hanno calcolato che il loro progetto potrebbe avere tassi di errore circa 100 volte inferiori rispetto agli attuali qubit superconduttori.
Per darvi un'idea. Immaginate di inviare un messaggio, ma 1 carattere su 100 cambia casualmente. Fastidioso, vero? Ora immaginate se solo 1 carattere su 10.000 cambiasse. Questa è la differenza.
Questo è enormemente importante per la scalabilità — la capacità di costruire computer quantistici più grandi e potenti. Attualmente, aggiungere più qubit a un sistema rende il controllo degli errori esponenzialmente più difficile. È come cercare di fare malabarismi aggiungendo altre palline; a un certo punto, qualcosa cade.
Se il dispositivo SHOQ fornisse anche solo approssimativamente ciò che la teoria prevede, potrebbe cambiare l'intera roadmap del calcolo quantistico.
Non un sostituto — un compagno di squadra
Ecco una cosa che amo di questa ricerca: il team non suggerisce che l'elio superfluido sostituirà l'hardware quantistico esistente. Al contrario, immaginano diversi tipi di qubit che lavorano insieme.
Il dottor Eran Ginossar lo ha espresso chiaramente: "Non abbiamo necessariamente bisogno di un solo tipo di qubit per fare tutto."
Immaginate un computer quantistico in cui i qubit superconduttori gestiscono i calcoli intensivi mentre i qubit a elio superfluido memorizzano le informazioni in modo sicuro — come una memoria quantistica. Ognuno fa al meglio ciò che sa fare.
Questo approccio ibrido sembra realistico. Non stiamo aspettando una singola tecnologia perfetta che ci salvi tutti; stiamo costruendo una squadra di specialisti.
Cosa succede adesso?
Il team sta ora costruendo un prototipo per verificare se queste previsioni reggano nel mondo reale. Dovranno mantenere le cose estremamente fredde — ma in realtà è già stato fatto in altri esperimenti con l'elio-3 superfluido.
Un dettaglio divertente: il professor Jens Koch della Northwestern University, che ha contribuito a sviluppare il qubit transmon (uno dei design più diffusi oggi), ha collaborato a questo progetto. È come avere la persona che ha progettato il motore di successo ad aiutarvi a costruire un tipo completamente nuovo di automobile.
La mia opinione
Lo ammetto: le notizie sul calcolo quantistico possono talvolta sembrare perpetuamente "a cinque anni dal cambiare