I fisici dell'Università di Amsterdam hanno proposto una nuova architettura per un computer quantistico scalabile. Facendo uso del movimento collettivo delle particelle, sono stati in grado di costruire nuovi elementi costitutivi per il calcolo quantistico che pongono meno difficoltà tecniche rispetto agli attuali metodi all'avanguardia. I risultati sono stati recentemente pubblicati su Physical Review Letters.
I ricercatori lavorano a QuSoft e all'Istituto di Fisica nei gruppi di Rene Gerritsma e Arghavan Safavi-Naini. Lo sforzo, guidato dal dottorando Matteo Mazzanti, combina due ingredienti importanti. Il primo è una cosiddetta piattaforma di ioni intrappolati, uno dei candidati più promettenti per il calcolo quantistico che fa uso di ioni (atomi che hanno un surplus o una carenza di elettroni e di conseguenza sono caricati elettricamente). L'altro è l'uso di un metodo intelligente per controllare gli ioni forniti da pinzette ottiche e campi elettrici oscillanti.
Come suggerisce il nome, i computer quantistici a ioni intrappolati usano un cristallo di ioni intrappolati. Questi ioni possono muoversi individualmente, ma soprattutto, anche nel loro insieme. A quanto pare, i possibili movimenti collettivi degli ioni facilitano le interazioni tra le singole coppie di ioni. Nella proposta, questa idea è resa concreta applicando un campo elettrico uniforme all'intero cristallo, al fine di mediare le interazioni tra due ioni specifici in quel cristallo.
Un computer quantistico è costituito da "porte", piccoli blocchi di costruzione computazionali che eseguono analoghi quantistici di operatori come "e" e "o" che conosciamo dai computer ordinari. Nei computer quantistici a ioni intrappolati, queste porte agiscono sugli ioni e il loro funzionamento dipende dalle interazioni tra queste particelle.
Il fatto che tali interazioni non dipendano dalla distanza significa che anche la durata del funzionamento di un cancello è indipendente da tale distanza. Di conseguenza, questo schema per il calcolo quantistico è intrinsecamente scalabile e, rispetto ad altri schemi di calcolo quantistico all'avanguardia, pone meno sfide tecniche per ottenere computer quantistici relativamente ben funzionanti.