Un nuovo metodo per controllare i qubit dall'Australia: un passo verso chip con miliardi di qubit

Dei ricercatori dell'Università del Nuovo Galles del Sud, in Australia, hanno scoperto un nuovo metodo per controllare con precisione singoli elettroni all'interno di quantum dot da usare come qubit per elaborazioni quantistiche. La scoperta è interessante perché il nuovo metodo richiede molto meno spazio dei precedenti e un numero minore di componenti. Ciò apre le porte a una miniaturizzazione dei qubit e, dunque, a un maggior numero di questi su un chip, il che porta a computer quantistici più potenti.

Ricercatori scoprono un nuovo metodo per manipolare i qubit

Il dottor Tuomo Tanttu, ricercatore presso l'Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW), stava conducendo alcuni esperimenti nel 2020 per testare diversi dispositivi per controllare i quantum dot. "Stavo cercando di controllare in maniera molto accurata una porta logica a due qubit, provando molti dispositivi differenti, geometrie leggermente diverse, differenti combinazioni di materiali e teniche di controllo", afferma Tanttu. "Poi è comparso questo strano picco. Sembrava che il tasso di rotazione di uno dei qubit stesse aumentando, cosa che non avevo mai visto in quattro anni di espserimenti."

Quello che aveva scoperto Tanttu era un nuovo modo di manipolare i qubit usando i campi elettrici al posto di quelli magnetici. La scoperta è stata nel frattempo affinata ed è ora parte delle tecnologie un possesso di Diraq, uno spin-off dell'Università.

La caratteristica interessante di questa nuova tecnica è che "occupa meno spazio: non c'è bisogno di fabbricare micro-magneti al cobalto o mettere un'antenna di fianco ai qubit per generare l'effetto che li controlla. [Questa tecnica] fa cadere la necessità di piazzare strutture extra di fianco a ciascuna porta logica. Quindi, c'è meno ingombro", afferma il dottor Will Gilber, ingegnere che si occupa di processori quantistici in Diraq.

I due metodi impiegati finora per controllare con precisione i qubit sono la risonanza dello spin elettronico (ESR, dall'inglese "electron spin resonance"), che usa un'antenna a microonde sul chip, e la risonanza dello spin del dipolo elettrico ("electric dipole spin resonance"), che usa invece un campo magnetico. La nuova tecnica prende il nome di "EDSR dell'orbita intrinseca dello spin" ("intrinsic spin-orbit EDSR").

"Dal momento che si basa sulla stessa tecnologia CMOS usata dall'industria odierna dei computer, il nostro approccio renderà più facile e veloce l'aumento della produzione per la commercializzazione e il raggiungimento del nostro obiettivo di fabbricare miliardi di qubit su un singolo chip", ha affermato il professor Andrew Dzurak, che detiene la cattedra in ingegneria quantistica presso la UNSW ed è CEO in Diraq. "Pensiamo spesso all'atterraggio sulla Luna come alla più grande conquista tecnologica dell'umanità, ma la verità è che i chip CMOS odierni, con i miliardi di dispositivi che lavorano integrati al loro interno come una sinfonia, e che ci portiamo in tasca, sono un risultato tecnico che lascia senza parole e che ha rivoluzionato la vita moderna. I computer quantistici saranno altrettanto sbalorditivi."