20 bit quantistici sovrapposti: gli stati "gatto" che porteranno ai computer quantistici

Morte o vive: nel mondo quantistico, le particelle, come nella famosa analogia del gatto di Schrödinger possono essere tutte e due le cose allo stesso tempo. Cioè possono ad esempio ruotare a sinistra e contemporaneamente ruotare a destra.

Un team internazionale, è riuscito a trasformare 20 bit quantistici in uno stato di sovrapposizione. La generazione di tali stati di Schrödinger è considerata un passo importante nello sviluppo di computer quantistici.

Dall'inizio degli anni '80, i ricercatori sono stati in grado di realizzare sperimentalmente questa sovrapposizione di stati quantistici in laboratorio usando vari approcci. "Tuttavia, questi stati 'gatto' (cioè stati in sovrapposizione) sono estremamente sensibili. Anche le più piccole interazioni termiche con l'ambiente li fanno collassare", spiega Tommaso Calarco di Forschungszentrum Jülich.

Tuttavia, questi bit quantici, o qubit in breve, solitamente non mostrano le caratteristiche speciali del gatto di Schrödinger, al contrario dei 20 qubit che il team di ricercatori ha ora creato usando un simulatore quantistico programmabile.

Esperti di alcune delle istituzioni più rinomate del mondo hanno unito le forze per sviluppare l'esperimento. Oltre ai ricercatori di Jülich, erano coinvolti scienziati di numerose università americane di punta come Harvard, Berkeley, MIT e Caltech; nonché l'Università di Padova.

"I Qubit nello stato gatto sono considerati estremamente importanti per lo sviluppo di tecnologie quantistiche", spiega Jian Cui. "Il segreto dell'enorme efficienza e prestazioni attese dai futuri computer quantistici si trova in questa sovrapposizione di stati", afferma il fisico dell'Istituto Peter Grünberg di Jülich.

I bit classici in un computer convenzionale hanno sempre un solo valore, ad esempio 0 oppure 1. I Qubit, che hanno più stati contemporaneamente a causa del principio di sovrapposizione, possono memorizzare ed elaborare più valori in parallelo in un unico passaggio. Il numero di qubit è cruciale qui. Con solo una manciata di qubit non vai lontano, ma già con 20 qubit, il numero di stati sovrapposti supera il milione. E 300 qubit possono memorizzare più numeri contemporaneamente di quante particelle ci siano nell'universo.