Un gruppo di ricerca dell’Istituto giapponese per le scienze molecolari ha ora fatto un grande passo avanti nel campo dell’informatica quantistica, realizzandolo con l’aiuto di una porta a due qubit. Un qubit è l'equivalente quantistico di un bit binario, che è un'unità di informazione di base utilizzata nell'informatica.
Il team è riuscito con successo a eseguire il gate a due qubit più veloce del mondo in soli 6,5 nanosecondi. Nel processo, i ricercatori hanno dovuto superare alcune limitazioni legate a questo tipo di tecnologia. Tuttavia, c’è un problema: il metodo utilizzato potrebbe essere difficile da replicare in un ambiente meno basato sulla ricerca.
Informatica quantistica è ancora un territorio inesplorato, ma potrebbe essere la via per risolvere problemi che i computer moderni non sono in grado di affrontare. Potrebbe anche potenzialmente accelerare enormemente le attività di calcolo ad alte prestazioni (HPC). Mentre il potenziale c'è sicuramente e giganti della tecnologia come
IBM e Intel ci stanno sfruttando, ci sono anche dei limiti, ed è per questo che i team di ricerca di tutto il mondo continuano a esplorare l’argomento.Imparentato
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Il team di scienziati dell'Istituto di Scienze Molecolari, guidato dallo studente laureato Yeelai Chew, assistente il professor Sylvain de Léséleuc e il professor Kenji Ohmori hanno condotto la ricerca e hanno pubblicato i loro risultati su Fotonica della natura. L’operazione di gate a due qubit che sono stati in grado di eseguire è un passo iniziale ma importante. L'hardware di Tom è stata una delle prime pubblicazioni a descrivere dettagliatamente il processo dopo la pubblicazione online dell'articolo iniziale su Nature.
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I ricercatori hanno utilizzato i laser per raffreddare drasticamente due qubit atomici.
I qubit sono l’equivalente quantistico dei bit con cui tutti abbiamo familiarità nell’informatica quotidiana. Tuttavia, i qubit hanno un vantaggio: non sono limitati a un valore pari a uno o zero; invece, possono rappresentare entrambi E zero. Ciò li rende molto più efficienti e sblocca la loro capacità di eseguire compiti complessi in un periodo di tempo molto, molto più breve. Sfortunatamente, i qubit si decoerano rapidamente, il che significa che non restituiscono più risultati accurati.
Un'operazione di gate a due qubit richiede l'entanglement dei qubit e questo entanglement è influenzato da vari fattori che possono accelerare la decoerenza. Il problema della decoerenza può essere affrontato in due modi: le operazioni devono essere eseguite molto più velocemente, prima che i qubit decoerano, oppure l’entanglement deve durare più a lungo. Il team scientifico ha adottato il primo approccio, che consisteva nell’accelerare drasticamente le cose – e lo hanno fatto, ottenendo un record mondiale nel processo.
I ricercatori hanno utilizzato i laser per raffreddare drasticamente due qubit atomici costituiti dall’elemento Rubidio. Le temperature si avvicinano allo zero assoluto, scendendo fino a -273,15 gradi Celsius. Questi atomi sono stati poi fissati a una distanza di un micrometro l'uno dall'altro mediante l'uso di pinzette ottiche. Quindi, hanno utilizzato un laser per manipolare i qubit a intervalli di 10 picosecondi. Un picosecondo è l'equivalente di un trilionesimo di secondo.
Attraverso i passaggi precedenti, i ricercatori sono stati in grado di eseguire con successo un gate quantistico in soli 6,5 nanosecondi, rendendolo l’operazione di gate a due qubit più veloce al mondo. Il record precedente era di 15 nanosecondi.
Anche se questo salto non significa che l’informatica quantistica diventerà improvvisamente diffusa, significa che gli scienziati stanno facendo grandi passi avanti in quella direzione. Sfortunatamente, questo tipo di tecnologia potrebbe essere difficile da replicare in un contesto HPC, che è il luogo in cui verrebbe utilizzata più comunemente.
I qubit di atomi di rubidio utilizzati dai ricercatori per eseguire questo gate di qubit ultraveloce devono essere raffreddati vicino allo zero assoluto per poter funzionare. Ciò può essere possibile in casi speciali, ma realisticamente, la maggior parte delle organizzazioni si rivolgerebbe a una soluzione diversa finché questa non diventi più facile da gestire. D’altra parte, anche se un giorno questa tecnologia non diventerà la soluzione preferita, la ricerca è importante poiché gli scienziati continuano a cercare di determinare dove si trova esattamente il futuro dell’informatica.
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