Computer quantistici e raggi cosmici, scienziati andranno sottoterra per risolvere un problema

La radiazione cosmica può essere causa di errori da parte dei computer quantistici, per questo gli scienziati vogliono approfondire e, se possibile risolvere, il problema servendosi di una miniera situata 2 chilometri sotto la superficie terrestre.

È quanto faranno i ricercatori della Chalmers University of Technology (Svezia) e della University of Waterloo (Canada). "Le radiazioni dallo spazio rappresentano una sfida per i computer quantistici, il cui tempo di calcolo viene limitato dai raggi cosmici", spiegano gli scienziati, "per questo scenderemo in profondità, alla ricerca di una soluzione a questo problema".

Il laboratorio sotterraneo canadese SNOLAB, un luogo ideale per la ricerca nella tecnologia quantistica in quanto situato 2 chilometri sottoterra

Le particelle altamente cariche provenienti dallo spazio disturbano i sensibili qubit, portandoli a perdere il loro stato quantico, nonché la capacità di continuare a svolgere un calcolo. Per questo motivo i ricercatori si recheranno nella camera bianca più profonda del mondo, a due chilometri di profondità.

"Siamo entusiasti di questo progetto perché affronta l'importantissima questione di come le radiazioni cosmiche influenzino i qubit e i processori quantistici. Ottenere l'accesso a questa struttura sotterranea è fondamentale per capire come mitigare gli effetti delle radiazioni cosmiche", ha dichiarato Per Delsing, professore di tecnologia quantistica alla Chalmers University of Technology e direttore del Wallenberg Center for Quantum Technology.

L'esclusivo progetto di ricerca è realizzato in collaborazione tra i ricercatori della Chalmers University of Technology, l'Institute for Quantum Computing (IQC) dell'Università di Waterloo e lo SNOLAB vicino a Sudbury, Ontario, sempre in Canada.

Nello studio, i qubit superconduttori prodotti dalla Chalmers University of Technology saranno prima testati in superficie sia in Svezia che in Canada. Successivamente, gli stessi qubit saranno testati nelle profondità del suolo canadese, in modo da poter studiare le differenze tra i due ambienti. Con l'aiuto dello "scudo terrestre" di due chilometri di spessore che circonda la camera bianca, situata nella miniera di Vales Creighton, in Ontario, i ricercatori potranno escludere i raggi cosmici o la radioattività che altrimenti avrebbero "messo fuori gioco" i qubit in superficie.

"Lo SNOLAB mantiene il più basso flusso di muoni (particelle che si formano quando i raggi cosmici raggiungono l'atmosfera terrestre, ndr) al mondo e dispone di avanzate capacità di test criogenici, che lo rendono un luogo ideale per condurre preziose ricerche sulle tecnologie quantistiche", ha dichiarato Jeter Hall, direttore della ricerca presso SNOLAB e professore aggiunto presso la Laurentian University in Canada.

Affinché i computer quantistici possano avere un impatto concreto, i ricercatori devono prima risolvere il problema della correzione degli errori. Laddove i computer tradizionali utilizzano sistemi in grado di correggere gli errori che si verificano e forniscono risultati affidabili, attualmente non esistono sistemi abbastanza potenti da correggere gli errori significativamente più complessi che si verificano nei computer quantistici.

"I metodi di correzione degli errori usati oggi nei computer quantistici presuppongono che ogni errore causato dai raggi cosmici si verifichi indipendentemente l'uno dall'altro", si legge in una nota stampa. "Si tratta di una valutazione errata, poiché questo tipo di errori, al contrario, sono solitamente correlati tra loro".

Gli attuali metodi di correzione degli errori non sono in grado di correggere gli errori correlati, il che significa che più qubit possono perdere il loro stato quantico nello stesso momento. Aumentando la comprensione dei processi dei qubit, vogliamo trovare metodi per ridurre il numero di errori correlati.

"Con questo progetto speriamo di iniziare a capire cosa succede con la decoerenza dei qubit in relazione ai raggi cosmici, per poi comprendere come le radiazioni influenzano i qubit in modi più controllati", ha dichiarato il dottor Chris Wilson, professore all'Università di Waterloo.