Ricercatori sviluppano il primo prototipo di computer quantistico distribuito al mondo

I ricercatori hanno sviluppato il primo prototipo per un computer quantistico distribuito. Severin Daiss, Stefan Langenfeld e altri ricercatori dell’Istituto Max Planck di Ottica Quantistica di Garching hanno realizzato la prima operazione di 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 laboratori diversi per un computer quantistico distribuito. Ciò è stato fatto collegando i qubit con una fibra ottica lunga 60 metri.

Il livello di calcoli complessi che un computer quantistico può eseguire 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 decine o migliaia di qubit per la stessa quantità di operazioni quantistiche.

I laboratori leader di oggi ancora lottano con questa barriera, e un computer quantistico di questa dimensione non è ancora stato costruito. Man mano che il numero di qubit uno accanto all’altro aumenta, aumenta anche la difficoltà di isolare e controllarli contemporaneamente.

Creazione di un’unità di elaborazione congiunta

Il team ha presentato il loro nuovo studio sulla rivista Science, e è stato supportato dall’Istituto di Scienze Fotoniche. Nello studio, due moduli qubit sono stati connessi con successo su 60 metri, risultando nella formazione di un computer quantistico di base con due qubit.

“Su questa distanza, eseguiamo un’operazione di calcolo quantistico tra due configurazioni di qubit indipendenti in laboratori diversi”, ha detto Daiss.

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

Mentre la connessione di qubit distanti per intrecciamenti è stata precedentemente 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, posizionato tra due specchi. I moduli inviano un singolo fotone che viene trasportato nella fibra ottica ed è intrecciato con gli stati quantistici dei qubit.

Il prossimo passo per il team è quello di collegare più di due moduli, nonché di ospitare ancora più qubit nei moduli.

Secondo Gerhard Rempre, il capo del team e direttore dell’istituto, il nuovo studio avanzerà ulteriormente la tecnologia quantistica.

“Il nostro schema apre un nuovo percorso di sviluppo per il calcolo quantistico distribuito”, ha detto 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.