I computer quantistici superconduttori attuali sono macchine enormi e incredibilmente problematiche. Devono essere isolati da tutto ciò che potrebbe disturbare lo spin off di un elettrone e rovinare un calcolo. Ciò include l'isolamento meccanico, in camere a vuoto estreme, dove solo poche molecole potrebbero rimanere in un metro cubo o due di spazio. Include forze elettromagnetiche – IBM, ad esempio, circonda i suoi preziosi bit quantistici, o qubit, con mu-metal - una lega metallica dotata di alta permeabilità magnetica - per assorbire tutti i campi magnetici.
Inoltre, qualsiasi atomo con una temperatura superiore allo zero assoluto è per definizione in uno stato di vibrazione, e qualsiasi temperatura superiore a 10-15 millesimi di grado sopra lo zero assoluto scuoterebbe i qubit abbastanza da non consentirgli di mantenere la "coerenza". Quindi la maggior parte dei computer quantistici all'avanguardia deve essere raffreddata criogenicamente utilizzando apparecchiature complesse e costose affinché i qubit mantengano il loro stato per un certo periodo di tempo e diventino utili.
Tutte queste caratteristiche non sono ovviamente compatibili con un computer economico, portatile o facilmente scalabile. Ma una startup nata in Australia dice di aver sviluppato un microprocessore quantistico che non ha bisogno di nessuna di queste cose. In questo momento ha le dimensioni di un'unità rack, ma presto avrà le dimensioni di una scheda grafica decente, e in breve tempo sarà abbastanza piccola da adattarsi ai dispositivi mobili insieme ai processori tradizionali.
Nei documenti ufficiali di Quantum Brilliance, l'azienda in questione, si legge che: "I computer quantistici a diamante a temperatura ambiente sono costituiti da una serie di nodi del processore. Ogni nodo del processore è composto da un centro di azoto vacante (NV), un difetto nel reticolo di diamante costituito da un atomo di azoto sostitutivo adiacente a un posto vacante e un cluster di spin nucleari: lo spin nucleare intrinseco dell'azoto e fino a ~ 4 impurità di spin nucleare 13C vicine. Gli spin nucleari agiscono come qubit del computer, mentre i centri NV agiscono come bus quantistici che mediano l'inizializzazione e la lettura dei qubit e le operazioni multi-qubit intra e inter-nodo. Il calcolo quantistico è controllato tramite radiofrequenza, microonde, campi ottici e magnetici.
Questo campo in sé non è nuovo – anzi, i qubit quantistici a temperatura ambiente sono in circolazione sperimentalmente da più di 20 anni. Il contributo di Quantum Brilliance al campo sta nel capire come produrre queste piccole cose in modo preciso e replicabile, nonché nel miniaturizzare e integrare le strutture di controllo necessarie per ottenere informazioni dentro e fuori dai qubit - le due aree chiave che hanno impedito a questi dispositivi di ridimensionarsi oltre pochi qubit fino ad oggi.
Ma come si comportano rispetto ai tradizionali computer quantistici superconduttori? Estremamente bene, a quanto pare. Stando a quanto riporta Mark Mattingley-Scott, uno degli scienziati coinvolti nel progetto "c'è un valore che si può applicare alla capacità dei singoli qubit di essere utili, ed è il tempo della coerenza. I qubit superconduttori in genere mantengono la loro coerenza per forse 100, 150 microsecondi. Nei diamanti a temperatura ambiente, stiamo parlando di millisecondi. Come, mille volte più a lungo, e questo significa che puoi fare molto di più. Questo fa parte dell'equazione; l'altra parte sono i tassi di errore. I qubit, fondamentalmente, hanno un tasso di errore, anche prima che perdano coerenza e scendano in pura casualità. I tassi di errore che otteniamo con i qubit di azoto vacante sono molto, molto buoni. "
Quindi, quando una di queste cose raggiungerà la storica pietra miliare della supremazia quantistica, diventando più potente di qualsiasi supercomputer nel risolvere specifici test di laboratorio? In questo caso, non è questo l'obiettivo. "Abbiamo una chiara tabella di marcia quinquennale per produrre qualcosa che chiamiamo utilità quantistica", ha infatti affermato il co-fondatore dell'azienda Mark Luo.
"Altri sistemi non possono essere miniaturizzati, noi possiamo miniaturizzare. Quindi per noi si tratta di produrre un computer quantistico o un acceleratore quantistico che supera un computer classico delle stesse dimensioni, peso e potenza. Sta superando i componenti all'interno di un supercomputer piuttosto che superare interi supercomputer, al fine di fornire utilità commerciale".
Gli acceleratori quantistici a diamante a temperatura ambiente potrebbero dunque diventare solo un altro componente per un PC, offrendo funzionalità quantistiche quando c'è un vantaggio. La visione di Quantum Brilliance è infatti quella di rendere i qubit un componente facilmente integrabile in un qualsiasi compute, qualcosa come le odierne schede grafiche di fascia alta, prodotte in quantità di massa per funzionare in una vasta gamma di sistemi a bassi costi unitari. Gli sviluppatori di software potrebbero quindi utilizzare l'informatica tradizionale o quella quantistica solo dove ciascuna è davvero vantaggiosa.