I ricercatori sviluppano il primo prototipo di computer quantistico distribuito al mondo

Il primo prototipo in assoluto di un computer quantistico distribuito è stato sviluppato dai ricercatori. Severin Daiss, Stefan Langenfeld e altri ricercatori del Max Planck Institute of Quantum Optics di Garching hanno realizzato la prima operazione di computer a logica quantistica tra due moduli quantistici separati.

Il team ha interconnesso due qubit, le unità di memoria e di elaborazione dei computer quantistici, in due diversi laboratori a un computer quantistico distribuito. Ciò è stato fatto collegando i qubit con una lunga fibra ottica misurata a 60 metri.

Il livello di calcoli complessi che un computer quantistico può intraprendere aumenta con più qubit interconnessi. Le operazioni di calcolo di base si basano su quelle porte logiche quantistiche tra due qubit, ma se un computer quantistico deve essere superiore a un computer tradizionale, deve interconnettere da dozzine a migliaia di qubit per la stessa quantità di operazioni quantistiche. 

I principali laboratori di oggi lottano ancora con questa barriera e un computer quantistico di queste dimensioni deve ancora essere costruito. Con l'aumentare del numero di qubit uno accanto all'altro, aumenta anche la difficoltà di isolarli e controllarli contemporaneamente. 

Creazione di un'unità di trattamento congiunto

Il team ha presentato il nuovo studio sulla rivista Scienze, ed è stato sostenuto dall'Institute of Photonic Sciences. Nello studio, due moduli qubit sono stati collegati con successo a oltre 60 metri, dando vita a un computer quantistico di base con due qubit.

"Attraverso questa distanza, eseguiamo un'operazione di calcolo quantistico tra due configurazioni di qubit indipendenti in diversi laboratori", ha affermato Daiss. 

Con questo nuovo approccio, è possibile unire più piccoli computer quantistici in un'unità di elaborazione congiunta. 

Mentre la connessione di qubit distanti per gli entanglement era già stata raggiunta, questa è la prima volta che la connessione può portare a calcoli quantistici. Il nuovo sistema funziona con due moduli, ciascuno con un singolo atomo come qubit, posizionati tra due specchi. I moduli inviano un singolo fotone che viene trasportato nella fibra ottica ed è entangled con gli stati quantici dei qubit. 

Il prossimo passo per il team è connettere più di due moduli, oltre a ospitare ancora più qubit nei moduli. 

Secondo Gerhard Rempre, capogruppo e direttore dell'istituto, il nuovo studio farà avanzare ulteriormente la tecnologia quantistica. 

"Il nostro schema apre un nuovo percorso di sviluppo per il calcolo quantistico distribuito", ha affermato Rempre. 

Superando alcune delle limitazioni che circondano i computer quantistici esistenti e l'integrazione dei qubit in un'unica configurazione, il nuovo approccio potrebbe portare a sistemi molto più potenti in futuro.