Chip ibrido a 128 qubit di diamante e fotonica quantistica

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Nuovo chip quantistico basato su diamante e fotonica: è la svolta per i computer quantistici? Il più grande processore quantistico scalabile per sistemi basati sulla fotonica quantistica, che potrebbe rappresentare una svolta nel campo dell’informatica quantistica, è stato costruito presso i laboratori del MIT e dei Sandia National Laboratories, Stati Uniti. Questi nuovi chip quantistici sono stati realizzati tramite qubit basati sul diamante e sulla fotonica quantistica.

La svolta potrebbe esserci perché per costruire computer quantistici realmente degni di nota sarà necessario strutturare insieme milioni di processori quantici, un assemblaggio su larga scala attualmente non ancora possibile.

chippe-computer-quantistico-processore“La costruzione di dispositivi quantistici su larga scala comporterà sia l’assemblaggio di un gran numero di qubit di alta qualità sia la creazione di circuiti affidabili per la trasmissione e la manipolazione di informazioni quantistiche tra loro”, spiega Fredrik Fatemi, uno dei ricercatori coinvolti nel progetto secondo il quale i risultati ottenuti dal suo team dimostrano “progressi eccezionali nella produzione affidabile di chip quantistici complessi”.

I qubit contenuti nel nuovo chip sono costituiti da atomi artificiali a loro volta fatti grazie a difetti del diamante. Questi chip possono essere alimentati con la luce visibile o con le microonde in modo che i fotoni possano trasmettere informazioni.

La struttura e il funzionamento di questi nuovi chip vengono descritti dettagliatamente in un nuovo studio apparso su Nature ma secondo il comunicato stampa presente sul sito dell’esercito americano si tratterebbe di un approccio ibrido in cui i qubit basati sul diamante vengono collocati su un circuito integrato di natura fotonica fatto di nitruro di alluminio.

Con questo metodo “ibrido” i ricercatori sono già riusciti a realizzare un sistema a 128 qubit, un sistema basato sul più grande chip quantistico integrato con la fotonica.

A detta del comunicato, i qubit risulterebbero stabili e di lunga durata e con le loro emissioni è possibile produrre fotoni indistinguibili spettralmente. E, proprio perché “la tecnica di integrazione è ibrida e modulare, possiamo scegliere il materiale migliore adatto a ciascun componente”, come spiega Tsung-Ju Lu, uno scienziato del MIT che sta partecipando al progetto.

Approfondimenti: Large-scale integration of artificial atoms in hybrid photonic circuits | Nature (IA) (DOI: 10.1038/s41586-020-2441-3)

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