Scienziati australiani hanno creato il primo circuito per computer quantistico al mondo, un circuito che contiene tutti i componenti di base di un chip per computer classico, ma su scala quantistica. La scoperta fondamentale, pubblicata ieri sulla rivista Nature, ha richiesto nove anni di lavoro.
"Questa è una scoperta entusiasmante nella mia carriera", ha detto a ScienceAlert l'autrice senior e fisica quantistica Michelle Simmons, fondatrice di Silicon Quantum Computing e direttrice del Center of Excellence for Quantum Computing and Communication Technologies dell'UNSW.
Non solo Simmons e il suo team hanno creato quello che è essenzialmente un processore quantistico funzionale, ma lo hanno anche testato con successo simulando una piccola molecola in cui ogni atomo ha più stati quantistici, qualcosa che un computer tradizionale farebbe fatica a raggiungere.
Ciò suggerisce che ora siamo un passo più vicini a sfruttare finalmente il potere dell'elaborazione quantistica per comprendere meglio il mondo che ci circonda, anche su scala più piccola.
"Negli anni '1950, Richard Feynman disse che non capiremo mai come funziona il mondo, come funziona la natura, a meno che non possiamo iniziare a farlo sulla stessa scala", ha detto Simmons a ScienceAlert. “Se possiamo iniziare a comprendere i materiali a questo livello, possiamo creare cose che non sono mai state realizzate prima. La domanda è come controllare effettivamente la natura a questo livello?".
Per fare un salto nel campo dell'informatica quantistica, i ricercatori hanno utilizzato un microscopio a tunneling a scansione in un vuoto ultra alto per posizionare punti quantici con una precisione subnanometrica. La posizione di ciascun punto quantico deve essere corretta in modo che lo schema possa imitare il modo in cui gli elettroni si muovono lungo una fila di atomi di carbonio con uno o due legami nella molecola di poliacetilene.
La parte più difficile è stata capire esattamente quanti atomi di fosforo dovrebbero esserci in ciascun punto quantico, la distanza esatta tra ciascun punto, e quindi progettare una macchina in grado di posizionare i minuscoli punti in un ordine preciso all'interno di un chip di silicio. Se i punti quantici sono troppo grandi, l'interazione tra i due punti diventa "troppo grande per essere controllata indipendentemente l'uno dall'altro", affermano i ricercatori.
Interessante anche:
- IBM ha annunciato l'intenzione di creare un processore quantistico da 4000 qubit
- I ricercatori hanno battuto il record mondiale di comunicazione quantistica crittografata
È stato scelto il poliacetilene perché è un modello ben noto e può quindi essere utilizzato per dimostrare che il computer sta modellando correttamente il movimento degli elettroni attraverso la molecola.
Poiché gli scienziati attualmente hanno una comprensione limitata di come funzionano le molecole su scala atomica, ci sono molti presupposti coinvolti nella creazione di nuovi materiali. "Uno dei Sacri Graal ha sempre prodotto superconduttori per alte temperature", afferma Simmons. Un'altra potenziale applicazione del calcolo quantistico è lo studio della fotosintesi artificiale e di come la luce viene convertita in energia chimica attraverso reazioni a catena organica.
Un altro grosso problema che i computer quantistici possono risolvere è la creazione di fertilizzanti. I tripli legami dell'azoto sono attualmente scomposti in condizioni di alta temperatura e pressione in presenza di un catalizzatore di ferro per creare azoto fisso per il fertilizzante. Trovare un altro catalizzatore che possa rendere il fertilizzante più efficace può far risparmiare un sacco di soldi ed energia.
Puoi aiutare l'Ucraina a combattere contro gli invasori russi. Il modo migliore per farlo è donare fondi alle forze armate ucraine attraverso Salva Vita o tramite la pagina ufficiale NBU.
Leggi anche:
- Il primo computer quantistico non raffreddato al mondo è stato installato in Australia
- Gli scienziati hanno trovato un modo per combinare la teoria della relatività e la meccanica quantistica