Computer quantistici: i calcoli senza errori sono realtà? Scopriamolo

Un team di ricerca, guidato da Thomas Monz del Dipartimento di Fisica dell'Università di Innsbruck e Markus Müller dell'Università RWTH di Aquisgrana e del Forschungszentrum Jülich, è riuscito per la prima volta a realizzare un insieme di operazioni computazionali su due bit quantistici (o Qubit) logici, per compiere operazioni senza errori.

È vero, nei computer moderni gli errori durante l'elaborazione e la memorizzazione delle informazioni sono diventati una rarità, grazie alla grande qualità di fabbricazione. Tuttavia, per le applicazioni critiche, dove anche singole e piccole imprecisioni possono avere gravi effetti, vengono ancora utilizzati meccanismi di correzione basati sulla ridondanza dei dati elaborati.

Inoltre, i computer quantistici sono tipicamente molto più suscettibili ai disturbi esterni, quindi (probabilmente) richiederanno sempre meccanismi di correzione degli errori, per scongiurare una loro propagazione incontrollata nel sistema con conseguente perdita di informazioni.

Considerando poi che le leggi fondamentali della meccanica quantistica vietano di copiare le informazioni quantistiche, la ridondanza può essere ottenuta distribuendo tali info logiche in uno stato entangled di diversi sistemi fisici, ad esempio utilizzando più atomi individuali.

Per questo motivo, il team di ricercatori ha reso operativo un gate universale predisposto su un computer quantistico a trappola ionica con 16 atomi in stato di entanglement, con le informazioni quantistiche che sono state poi memorizzate su due Qubit logici, ciascuno distribuito su sette atomi.

Per la prima volta, è stato quindi possibile implementare due porte computazionali su questi bit quantistici con la completa tolleranza ai guasti, necessari per un insieme universale di porte.

Thomas Monz, fisico teorico, ha così "cercato di spiegare" la complessità della ricerca: "L'impiego di tolleranza ai guasti richiede più operazioni rispetto alle operazioni non tolleranti. Ciò introdurrà più errori sulla scala dei singoli atomi, tuttavia le operazioni sperimentali sui qubit logici sono migliori delle attuali".

"Lo sforzo e la complessità aumentano di certo, ma la qualità risultante è migliore" ha aggiunto.

Il prossimo obiettivo sarà implementare questi metodi su computer quantistici più grandi e, quindi, più utili, così da essere utilizzati anche su altre architetture più complesse.

Per approfondire l'argomento, ecco un piccolo riepilogo su cos'è un computer quantistico, e su cosa è possibile fare con un computer quantistico.