Un team di ricerca dell’Istituto giapponese di scienze molecolari ha ora fatto un grande passo avanti nel calcolo quantistico, realizzandolo con l’aiuto di un gate a due qubit. Un qubit è l’equivalente quantistico di un bit binario, che è un’unità di informazione di base utilizzata nell’informatica.
Il team è riuscito a eseguire con successo il gate a due qubit più veloce del mondo in soli 6,5 nanosecondi. Nel processo, i ricercatori hanno dovuto superare alcuni dei limiti legati a questo tipo di tecnologia. Tuttavia, c’è un problema: il metodo utilizzato potrebbe essere difficile da replicare in un ambiente meno basato sulla ricerca.
L’informatica quantistica è ancora un territorio in qualche modo inesplorato, ma potrebbe essere la porta d’ingresso per risolvere problemi che i computer moderni non possono affrontare. Potrebbe anche accelerare enormemente le attività di calcolo ad alte prestazioni (HPC). Mentre il potenziale è sicuramente lì e giganti della tecnologia come IBM e Intel lo stanno sfruttando, ci sono anche i limiti, ed è per questo che i team di ricerca di tutto il mondo continuano a esplorare l’argomento.
Il team di scienziati dell’Institute for Molecular Science, guidato dallo studente laureato Yeelai Chew, dal professore assistente Sylvain de Léséleuc e dal professor Kenji Ohmori, ha condotto la ricerca e pubblicato i risultati su Nature Photonics. L’operazione di gate a due qubit che sono stati in grado di eseguire è un passaggio iniziale ma importante. Tom’s Hardware è stata una delle prime pubblicazioni a dettagliare il processo dopo che l’articolo iniziale su Nature è apparso online.
I ricercatori hanno utilizzato i laser per raffreddare drasticamente due atomi-qubit.
I qubit sono l’equivalente quantistico dei bit che tutti conosciamo dall’informatica quotidiana. Tuttavia, i qubit hanno un vantaggio: non sono limitati a un valore di uno o zero; invece, possono rappresentare entrambi e zero. Questo li rende molto più efficienti e sblocca la loro capacità di eseguire compiti complessi in un lasso di tempo molto, molto più breve. Sfortunatamente, i qubit si decodificano rapidamente, il che significa che non restituiscono più risultati accurati.
Un’operazione di gate a due qubit richiede che i qubit siano entanglement e questo entanglement è influenzato da vari fattori che possono accelerare la decoerenza. La questione della decoerenza può essere affrontata in due modi: le operazioni devono essere eseguite molto più velocemente, prima che i qubit si decoherino, oppure l’entanglement deve durare più a lungo. Il team scientifico ha adottato il primo approccio, che consisteva nell’accelerare drasticamente le cose, e lo hanno fatto, raggiungendo un record mondiale nel processo.
I ricercatori hanno utilizzato i laser per raffreddare drasticamente due atomi-qubit realizzati con l’elemento Rubidio. Le temperature hanno raggiunto lo zero assoluto, scendendo fino a -273,15 gradi Celsius. Questi atomi sono stati quindi fissati entro un micrometro l’uno dall’altro mediante l’uso di pinzette ottiche. Quindi, hanno usato un laser per manipolare i qubit a intervalli di 10 picosecondi. Un picosecond è l’equivalente di un trilionesimo di secondo.
Attraverso i passaggi precedenti, i ricercatori sono stati in grado di eseguire con successo un gate quantistico in soli 6,5 nanosecondi, rendendolo l’operazione di gate a due qubit più veloce al mondo. Il record precedente era di 15 nanosecondi.
Anche se questo balzo non significa che l’informatica quantistica si diffonderà improvvisamente, significa che gli scienziati stanno facendo grandi passi avanti in quella direzione. Sfortunatamente, questo tipo di tecnologia potrebbe essere difficile da replicare in un ambiente HPC, che è dove sarebbe più comunemente usato.
I qubit di atomo di rubidio che sono stati utilizzati dai ricercatori per eseguire questo gate di qubit ultraveloce devono essere raffreddati vicino allo zero assoluto per poter funzionare. Ciò può essere possibile in casi speciali, ma realisticamente, la maggior parte delle organizzazioni si rivolge a una soluzione diversa fino a quando non diventa più facile da gestire. D’altra parte, anche se questa tecnologia non diventerà il punto di riferimento un giorno, la ricerca è importante poiché gli scienziati continuano a cercare di determinare dove si trova esattamente il futuro dell’informatica.
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