Cablaggio tridimensionale per Quantum Computing

La meccanica quantistica è quella parte della fisica che spiega i comportamenti delle particelle a livello molecolare, atomico e subatomico, e lo studio delle sue implicazioni sulla natura fondamentale dell’informazione ha come obiettivo l’individuazione delle relazioni con la teoria quantistica che stanno rendendo possibili i Quantum Computer.

Se nel computing tradizionale l’unità base di elaborazione sono i bit che possono assumere solo i due valori 0 o 1, nel caso dei Quantum Computer si parla di “quantum bit”, o qubit, realizzati da singoli atomi, molecole o circuiti superconduttori, che possono assumere molteplici valori contemporaneamente, portando a capacità di calcolo inimmaginabili. Per esempio, se “n” sono i qubit di un Quantum Computer, sono realizzabili
in un singolo step 2n elaborazioni: ipotizzando 500 qubit, livello ben lontano dal potersi realizzare, si arriverebbe a 2500, numero che, almeno così sostengono gli scienziati, equivale a una quantità superiore al numero di atomi che ci sarebbero nell’universo.

La realizzazione di qubit funzionanti e affidabili, mettendoli al riparo da interferenze esterne, è oggi la vera sfida: un qubit per quanto ben isolato, come nelle cosiddette trappole magnetiche, prima o poi va incontro a un fenomeno di decoerenza che ne compromette l’utilizzo.

Una soluzione made in Canada

Sono numerose le strade seguite per risolvere le suddette problematiche, e tra queste è interessante l’esperienza dei ricercatori dell’Università di Waterloo, che vede come protagonista un particolare cablaggio basato su spring-loaded pin, o pin caricato a molla, noto anche come “pogo pin”, meccanismo di connessione per applicazioni elettroniche dove si richiede elevata qualità e resilienza dei contatti.

I ricercatori hanno concepito una variante definita tridimensionale, nel senso di complessa rete di collegamenti per indirizzare singoli qubit superconduttori. L’aspetto innovativo consiste nel fatto che con questa tecnica si è di fatto integrata l’elettronica classica con i circuiti quantistici. Per controllare e misurare i qubit superconduttori, sono poi stati usati degli impulsi a microonde, inviati da sorgenti di segnali dedicate attraverso il 3D wiring. Questa tecnica rappresenta un significativo passo in avanti nel controllo dei qubit, quindi si è adesso un po’ più vicini a far diventare realtà il Quantum Computing.

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