Il nuovo computer quantistico sblocca più potenza computazionale

I computer sono noti per funzionare con informazioni binarie, o zero e uno, il che ha portato i computer ad alimentare gran parte del mondo di oggi. Gli attuali computer quantistici sono progettati anche per elaborare informazioni binarie.

Martin Ringbauer è un fisico sperimentale di Innsbruck, in Austria.

"Gli elementi costitutivi dei computer quantistici, tuttavia, sono più che semplici zeri e uno", afferma Ringbauer. "Restringerli a sistemi binari impedisce a questi dispositivi di essere all'altezza del loro vero potenziale".

Calcoli con cifre quantistiche

Un gruppo di ricerca guidato da Thomas Monz presso il Dipartimento di Fisica Sperimentale dell'Università di Innsbruck è riuscito a sviluppare un nuovo tipo di computer quantistico in grado di eseguire calcoli arbitrari con cifre quantistiche, o qudit. Questo nuovo approccio si traduce in una maggiore potenza di calcolo con meno particelle quantistiche.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Fisica della natura.

Nonostante il metodo di memorizzazione delle informazioni in zeri e uno non sia molto efficiente, è molto più semplice di altri metodi. È anche affidabile e resistente agli errori, il che lo ha reso per molto tempo lo standard per i computer classici.

Unicità del Quantum Computing

Tuttavia, le cose iniziano a cambiare quando si parla di calcolo quantistico. Il computer quantistico di Innsbruck memorizza le informazioni in singoli atomi di calcio intrappolati, con ciascuno degli atomi che ha naturalmente otto stati diversi. Solo due di questi stati vengono utilizzati per memorizzare le informazioni. Quasi tutti i computer quantistici esistenti hanno accesso a un numero maggiore di stati quantistici di quanti ne utilizzino effettivamente per il calcolo.

Il team di fisici ha creato un computer quantistico in grado di sfruttare tutto il potenziale degli atomi utilizzando i qudit per il calcolo. A differenza del metodo classico, il nuovo metodo che utilizza più stati non influisce negativamente sull'affidabilità del computer.

"I sistemi quantistici hanno naturalmente più di due soli stati e abbiamo dimostrato che possiamo controllarli tutti ugualmente bene", afferma Thomas Monz.

Compiti che richiedono computer quantistici, come problemi di fisica, scienza dei materiali o chimica, sono naturalmente espressi nel linguaggio qudit. Se vengono riscritti per i qubit, spesso possono diventare troppo complicati per i computer quantistici esistenti di oggi.

"Lavorare con più di zeri e uno è molto naturale, non solo per il computer quantistico ma anche per le sue applicazioni, permettendoci di sbloccare il vero potenziale dei sistemi quantistici", afferma Martin Ringbauer.