I 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 utilizzati come qubit per elaborazioni quantistiche. La scoperta è importante perché il nuovo metodo richiede molto meno spazio rispetto ai metodi precedenti e un numero minore di componenti. Ciò apre la strada a una miniaturizzazione dei qubit e, di conseguenza, a un maggior numero di questi su un chip, il che porta a computer quantistici più potenti.
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 tecniche 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 esperimenti.
Quello che aveva scoperto Tanttu era un nuovo modo di manipolare i qubit utilizzando campi elettrici invece di quelli magnetici. La scoperta è stata successivamente perfezionata ed è ora parte delle tecnologie di Diraq, uno spin-off dell’Università.
La caratteristica interessante di questa nuova tecnica è che occupa meno spazio. Non è necessario fabbricare micro-magneti al cobalto o mettere un’antenna di fianco ai qubit per generare l’effetto che li controlla. Ciò significa che c’è meno ingombro, come afferma il dottor Will Gilber, ingegnere che si occupa di processori quantistici in Diraq.
In passato, i metodi utilizzati per controllare con precisione i qubit erano la risonanza dello spin elettronico (ESR) che utilizzava un’antenna a microonde sul chip e la risonanza dello spin del dipolo elettrico (electric dipole spin resonance) che utilizzava un campo magnetico. La nuova tecnica prende il nome di EDSR dell’orbita intrinseca dello spin (intrinsic spin-orbit EDSR).
La scoperta dei ricercatori australiani rappresenta un passo importante verso la creazione di chip con miliardi di qubit, che potrebbero portare alla creazione di computer quantistici estremamente potenti. Invece di utilizzare campi magnetici per controllare i qubit, questo nuovo metodo utilizza campi elettrici, il che significa che non c’è bisogno di micro-magneti al cobalto o di antenne di fianco ai qubit. Ciò significa che c’è meno ingombro e meno componenti necessari, il che apre la strada alla miniaturizzazione dei qubit e alla possibilità di creare chip con un numero maggiore di qubit.
Il dottor Will Gilber, ingegnere che si occupa di processori quantistici in Diraq, ha affermato: “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”.
Il professor Andrew Dzurak, che detiene la cattedra in ingegneria quantistica presso la UNSW ed è CEO in Diraq, ha affermato: “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.”
In definitiva, questa nuova scoperta rappresenta un passo importante verso la creazione di computer quantistici potenti e all’avanguardia, che potrebbero cambiare il modo in cui elaboriamo e utilizziamo le informazioni. Come ha affermato il professor Dzurak, i computer quantistici saranno altrettanto sbalorditivi della conquista della Luna.
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Foto di Gerd Altmann da Pixabay
