I Qubit Quantistici Mantengono l’Entanglement per un Record di 10 Secondi.

Ricercatori dell’Università di Oxford hanno sviluppato una rete quantistica utilizzando due diversi tipi di atomi, stronzio e calcio, stabilendo un record di coerenza quantistica di 10 secondi. Questo risultato apre la strada all’allungamento ulteriore dei tempi di entanglement tra gli atomi, un aspetto di fondamentale importanza per lo sviluppo delle reti di calcolo quantistico distribuito.

In fisica quantistica, uno degli sviluppi più promettenti è lo sviluppo delle tecnologie di calcolo quantistico. I utilizzano i bit quantistici () per memorizzare e elaborare le informazioni. A differenza dei bit classici, che possono memorizzare solo i valori 0 o 1, i bit quantistici possono memorizzare più valori tra 0 e 1 e utilizzarli simultaneamente durante l’elaborazione delle informazioni.

Di conseguenza, i bit quantistici offrono un approccio esponenziale per elaborare grandi quantità di dati; ciò potrebbe aiutare a risolvere problemi che gli supercomputer più veloci di oggi impiegerebbero decenni a risolvere. Per questo motivo i computer quantistici sono considerati il prossimo limite del calcolo. Tuttavia, un elemento cruciale del calcolo quantistico scalabile è l’entanglement quantistico.

Perché l’ambiguità è importante?

Anche se un qubit può memorizzare più valori contemporaneamente, il suo vero vantaggio risiede nel fatto di essere collegato ad altri qubit; ciò consente l’indagine simultanea di un gran numero di correlazioni. Ciò è possibile soltanto quando un qubit è entangled con un altro qubit, ovvero quando uno determina lo stato dell’altro, anche se non sono fisicamente collegati.

La coerenza permette anche di facilitare l’interazione più dinamica dei qubit rispetto alle unità standard, che sono naturalmente più isolate, grazie alla creazione di porte logiche multi-qubit. Inoltre, consente ai computer quantistici di gestire strutture dati più complesse nei propri calcoli e di risolvere alcuni dei problemi più difficili mai affrontati dal mondo.

Ciò che è più importante, l’entanglement permette la teleportazione quantistica e la condivisione di informazioni tra diversi processori quantistici senza condividere realmente i qubit. Ciò facilita la costruzione di un’infrastruttura quantistica distribuita, aiutando a realizzare le capacità di calcolo quantistico in modo scalabile.

Come potranno aiutare le ricerche di Oxford?

Gli ricercatori, nel corso dei propri esperimenti, hanno utilizzato atomi di stronzio e di calcio, posizionando ciascuno di essi in due diverse posizioni. Mentre la luce collegava tra loro gli atomi di stronzio, il team ha diffuso il entanglement quantistico anche verso gli atomi di calcio mediante operazioni locali, creando così uno stato quantistico condiviso che coinvolgeva tutti e quattro gli atomi.

Il motivo per cui i ricercatori utilizzano il calcio in questa configurazione è che risulta meno sensibile al rumore magnetico rispetto allo stronzio e può essere impiegato per mantenere lo stato quantistico per un periodo di tempo molto più lungo.

Le diverse specie atomiche offrono vantaggi e svantaggi differenti per le applicazioni quantistiche,” ha affermato Dougal Main, ricercatore all’Università di Oxford, durante una conferenza stampa. “Avere più specie atomiche nel tuo computer quantistico ti permette di sfruttare i migliori punti di forza di ciascuna.

Gli ricercatori hanno dimostrato il vantaggio dell’utilizzo di atomi diversi, mantenendo l’entanglement quantistico per 10 secondi, a fronte di pochi millisecondi ottenuti con lo stesso insieme di atomi.

“Questo potrebbe rendere utili le reti quantistiche future per compiti che richiedono la condivisione e la protezione dello stesso stato quantistico tra diversi atomi distanti”, ha affermato Gabriel Araneda, ricercatore dell’Università di Oxford, tra i partecipanti a questo studio, durante una conferenza stampa.

Può includere il calcolo quantistico, misure più precise effettuate in località distanti e confronti tra diversi tipi di orologi atomici.

I ricercatori hanno pubblicato i propri risultati sulla rivista Physical Review Letters.