I fisici David Allcock e David Wineland sono i fondatori del New Oregon Ions Laboratory e tra i dodici autori di un nuovo articolo, che si basa su un esperimento presso il National Institute for Standards and Technology di Boulder, in Colorado. Entrambi gli scienziati hanno precedentemente lavorato presso il laboratorio del Colorado e hanno continuato a collaborare al progetto dopo essere arrivati all'UO nel 2018.
Le tecniche, descritte nella rivista Nature, prevedono l'uso di bit quantistici a ioni intrappolati, o qubit, nel calcolo quantistico e nelle simulazioni. Queste tecniche potrebbero portare a miglioramenti nel funzionamento dei computer quantistici, che fanno ancora troppi errori di calcolo per essere strumenti efficaci, hanno detto i fisici. Il problema con i computer quantistici è che le loro porte logiche – gli strumenti utilizzati per eseguire funzioni logiche di base in informatica – "sono davvero cattive", ha detto Allcock, fallendo circa l'1% delle volte.
Wineland ha aggiunto: "L'intero campo è attualmente in una fase in cui è impossibile pensare di poter effettuare lunghi calcoli o simulazioni di valore pratico sulle nostre macchine ora, a causa del livello di errore". L'obiettivo è quello di arrivare a 10.000 operazioni senza errori e quindi aggiungere livelli di controlli per correggere gli errori man mano che si verificano, ha spiegato ancora Wineland.
"Vogliamo arrivare a quel punto", ha confermato Allcock. "Allora sarà possibile usare i computer quantistici per qualcosa di utile. In questo momento sono solo giocattoli". Wineland ha detto che gli ioni intrappolati sono come una ciotola di biglie che hanno determinate proprietà magnetiche. I fisici possono applicare forze agli ioni con diversi metodi, compresi i laser, ha detto Allcock. Ma i laser sono macchine costose e complesse, mentre realizzare porte logiche usando forze magnetiche è più economico e più pratico perché possono essere generati direttamente con circuiti integrati.
Google e IBM sono tra le imprese commerciali che hanno eserciti di ingegneri che lavorano su tali problemi, mentre i fisici accademici stanno cercando di dimostrare che ci sono tecniche migliori e più basilari per risolverli. Se fisici e ingegneri possono rendere i computer quantistici affidabili e in grado di operare con una capacità abbastanza grande, potrebbero simulare altri sistemi, ha detto Wineland. Ad esempio, un computer quantistico potrebbe simulare l'azione di una molecola utilizzata nella terapia farmacologica senza doverla sintetizzare in laboratorio.