Gli scienziati quantistici dell'Università di Sydney hanno compiuto un passo decisivo verso computer quantistici più pratici, riducendo drasticamente il numero di qubit fisici necessari per il calcolo. La ricerca, pubblicata su Nature Physics, affronta uno dei principali ostacoli del settore: la gestione dell’enorme quantità di componenti richiesti. Il team ha utilizzato un singolo atomo di itterbio intrappolato per creare un gate logico quantistico, sfruttandone le oscillazioni naturali.
Il codice che traduce il caos quantistico
Al centro della scoperta c’è la “Stele di Rosetta” del calcolo quantistico, il codice Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP). Questo sistema di correzione degli errori trasforma oscillazioni quantistiche continue e instabili in stati discreti e ordinati, facilitando l’identificazione e la correzione degli errori. Tradizionalmente servono decine di qubit fisici per costruirne uno logico: il nuovo approccio consente di ottenere lo stesso risultato con molte meno risorse.
Il dottor Tingrei Tan e il suo team hanno manipolato con estrema precisione le vibrazioni di un singolo ione, realizzando per la prima volta un set universale di gate logici GKP. In questo modo è stato possibile memorizzare due qubit logici nello stesso atomo e dimostrarne l’entanglement, sfruttando le tre diverse dimensioni di vibrazione come stati quantistici distinti.
L’arte del controllo quantistico
Per preservare l’informazione, i ricercatori hanno sviluppato con la startup Q-CTRL software di controllo capace di ridurre al minimo le distorsioni. Grazie a una trappola di Paul, che mantiene sospeso lo ione di itterbio con campi elettrici complessi, è stato possibile utilizzare le oscillazioni atomiche per produrre i codici GKP.
Uno dei limiti storici della tecnologia quantistica è "l’overhead delle risorse”: all’aumentare dei qubit logici cresce esponenzialmente anche il numero di qubit fisici necessari. La dimostrazione di Sydney mostra invece che il codice GKP può realmente ridurre questa complessità, finora rimasta solo teorica.
Questa conquista segna una tappa cruciale nello sviluppo di computer quantistici scalabili e apre nuove prospettive per elaborazioni efficienti dal punto di vista hardware.
