Nuovo Dispositivo Inventato Controlla Migliaia di Qubit

Un team di scienziati e ingegneri dell’Università di Sydney e della Microsoft Corporation (MSFT ) ha collaborato per sviluppare un nuovo dispositivo che ha grandi implicazioni per l’elaborazione quantistica. Il singolo chip può operare 40 volte più freddo dello spazio profondo e è in grado di controllare segnali per migliaia di qubit, che sono i blocchi fondamentali dei computer quantistici.

I risultati sono stati pubblicati su Nature Electronics.

Il professor David Reilly è responsabile della progettazione del chip. Ha una posizione congiunta presso l’Università di Sydney e la Microsoft.

“Per realizzare il potenziale dell’elaborazione quantistica, le macchine dovranno operare migliaia, se non milioni, di qubit”, ha detto il professor Reilly.

“I più grandi computer quantistici attualmente operano con solo 50 qubit circa”, ha continuato. “Questa scala ridotta è dovuta in parte ai limiti dell’architettura fisica che controlla i qubit. Il nostro nuovo chip mette fine a questi limiti.”

Sistemi Quantistici

Una delle principali esigenze di un sistema quantistico efficiente è che i qubit operino a temperature intorno allo zero, o -273,15 gradi. Il motivo di questa esigenza di temperatura è che i qubit non perdano il loro carattere di materia o luce, che è richiesto dai computer quantistici per eseguire applicazioni specializzate.

Uno dei motivi per cui i sistemi quantistici spesso coinvolgono molti fili è che operano in base a istruzioni, che arrivano sotto forma di segnali elettrici inviati e ricevuti.

Il professor Reilly è anche il Chief Investigator al Centro ARC per Sistemi Quantistici Progettati (EQUS).

“Le macchine attuali creano una bella matrice di fili per controllare i segnali; sembrano un nido di uccelli dorato invertito o un candelabro. Sono belli, ma fondamentalmente impratici. Significa che non possiamo scalare le macchine per eseguire calcoli utili. C’è un vero collo di bottiglia di input-output”, ha detto il professor Reilly.

Secondo il dottor Kushal Das, ingegnere hardware senior della Microsoft e co-inventore del dispositivo, “Il nostro dispositivo elimina tutti quei cavi. Con solo due fili che trasportano informazioni come input, può generare segnali di controllo per migliaia di qubit. Ciò cambia tutto per l’elaborazione quantistica”.

Microsoft Quantum Laboratories

Il nuovo chip è stato inventato presso i Microsoft Quantum Laboratories, che si trovano presso l’Università di Sydney. La partnership unisce due mondi diversi per sviluppare approcci innovativi alle sfide di ingegneria.

“Costruire un computer quantistico è forse la sfida di ingegneria più impegnativa del XXI secolo. Ciò non può essere realizzato lavorando con un piccolo team in un laboratorio universitario in un singolo paese, ma richiede la scala offerta da un gigante tecnologico globale come la Microsoft”, ha detto il professor Reilly.

“Attraverso la nostra partnership con la Microsoft, non abbiamo solo suggerito un’architettura teorica per superare il collo di bottiglia di input-output, l’abbiamo costruita.

“Abbiamo dimostrato ciò progettando un chip di silicio personalizzato e accoppiandolo a un sistema quantistico”, ha detto. “Sono fiducioso di dire che questo è il circuito integrato più avanzato mai costruito per operare a temperature criogeniche profonde”.

Il chip appena sviluppato potrebbe svolgere un ruolo importante nell’avanzare i computer quantistici, che sono una delle tecnologie più rivoluzionarie a nostra portata. I computer quantistici sono estremamente avanzati nelle loro capacità di risolvere problemi che i computer classici non possono, come quelli nei campi della crittografia, della medicina, dell’intelligenza artificiale e altro.