"IBM e Google hanno attualmente i computer quantistici più potenti del mondo", ha affermato Edoardo Charbon, capo dell'Advanced Quantum Architecture Laboratory (AQUA Lab) presso la School of Engineering dell'EPFL. "IBM ha appena presentato una macchina a 127 qubit, mentre quella di Google è a 53 qubit". La possibilità di rendere i computer quantistici ancora più veloci è ostacolata, tuttavia, a causa di un limite superiore sul numero di qubit. Ma un team di ingegneri guidato da Charbon, in collaborazione con ricercatori nel Regno Unito, ha appena sviluppato un metodo promettente per superare questa barriera tecnologica. Grazie al nuovo approccio, sarà possibile leggere i qubit in modo più efficiente, il che significa che se ne possono utilizzare di più in ogni processore.
I computer quantistici non funzionano come i computer a cui siamo abituati. Invece di avere un processore e un chip di memoria separati, i due sono combinati in una singola unità nota come qubit. Questi computer utilizzano proprietà quantistiche come la sovrapposizione e l'entanglement per eseguire calcoli complicati che i computer normali non potrebbero mai fare in un lasso di tempo ragionevole. Le potenziali applicazioni per i computer quantistici includono biochimica, crittografia e altro ancora. Le macchine utilizzate dai gruppi di ricerca attualmente hanno circa una dozzina di qubit.
"La nostra sfida ora è quella di interconnettere più qubit in processori quantistici, stiamo parlando di centinaia, persino migliaia, al fine di aumentare la potenza di elaborazione dei computer", ha affermato Charbon. Il numero di qubit è attualmente limitato dal fatto che non esiste ancora una tecnologia disponibile in grado di leggere rapidamente tutti i qubit. "A complicare ulteriormente le cose, i qubit funzionano a temperature vicine allo zero assoluto, o -273,15°C", ha spiegato Charbon. "Questo rende la lettura e il controllo ancora più difficile. Ciò che gli ingegneri in genere fanno è utilizzare macchine a temperatura ambiente e controllare ogni qubit individualmente".
Andrea Ruffino, dottorando presso il laboratorio di Charbon, ha sviluppato un metodo che consente di leggere nove qubit contemporaneamente ed efficacemente. Inoltre, il suo approccio potrebbe essere scalato fino a matrici di qubit più grandi. "Il nostro metodo si basa sull'utilizzo di domini del tempo e della frequenza", ha spiegato. "L'idea di base è quella di ridurre il numero di connessioni facendo funzionare tre qubit con un singolo legame".
L'EPFL non ha un computer quantistico, ma questo non ha fermato Ruffino. Ha trovato un modo per emulare i qubit ed eseguire esperimenti quasi nelle stesse condizioni di quelli di un computer quantistico. "Ho incorporato i punti quantici, che sono particelle di semiconduttori di dimensioni nanometriche, in un transistor. Questo mi ha dato qualcosa che funziona allo stesso modo dei qubit", ha spiegato Ruffino.
È il primo dottorando dell'AQUA Lab a studiare questo argomento per la sua tesi. "Andrea ha dimostrato che il suo metodo funziona con circuiti integrati su normali chip di computer e a temperature che si avvicinano a quelle di qubit", ha affermato Charbon. "È una vera svolta che potrebbe portare a sistemi di grandi matrici qubit integrate con l'elettronica necessaria. I due tipi di tecnologia potrebbero lavorare insieme in modo semplice, efficace e riproducibile".