Il silicio ultra-puro potrebbe essere il futuro dei computer quantistici

Il silicio ultra-puro potrebbe essere il futuro dei computer quantistici

I ricercatori delle Università di Melbourne e Manchester hanno inventato una tecnica innovativa per la produzione di silicio altamente purificato che avvicina allo sviluppo di potenti computer quantistici con macchinari attuali.

di pubblicata il , alle 12:11 nel canale Scienza e tecnologia
 

I ricercatori delle Università di Melbourne e Manchester hanno inventato una tecnica per la produzione di silicio altamente purificato che sarà di grande aiuto per lo sviluppo dei futuri computer quantistici.

Il silicio ultra-puro, secondo i ricercatori, permetterà di creare computer quantistici su ampia scala e con un'elevata precisione. Il professor David Jamieson dell'Università di Melbourne ha spiegato che mentre il silicio presente in natura è per lo più l'isotopo desiderabile silicio-28, c'è anche circa il 4,5% di silicio-29.

"Il silicio-29 ha un neutrone in più nel nucleo di ogni atomo che agisce come un piccolo magnete anomalo, distruggendo la coerenza quantistica e creando errori di calcolo", ha spiegato il professore.

Per rendere ultra-puro il silicio, i ricercatori hanno diretto un fascio focalizzato ad alta velocità di silicio-28 puro verso un chip di silicio, in modo che il silicio-28 sostituisse gradualmente gli atomi di silicio-29 nel chip, riducendo il silicio-29 dal 4,5% a due parti per milione (0,0002%).

"La grande novità è che per purificare il silicio a questo livello, ora possiamo usare una macchina standard - un implanter ionico - che si trova in qualsiasi laboratorio di fabbricazione di semiconduttori, sintonizzata su una configurazione specifica che abbiamo progettato", ha detto il professor Jamieson.

L'Università di Melbourne ha stabilito - e tuttora detiene - il record mondiale di coerenza a singolo qubit di 30 secondi utilizzando silicio meno puro di quello ottenuto. Trenta secondi sono un tempo sufficiente per completare calcoli quantistici complessi senza errori.

Estendere ulteriormente la durata della coerenza quantistica, notoriamente fragile, è fondamentale.

"Una fragile coerenza quantistica significa che gli errori di calcolo si accumulano rapidamente. Con la coerenza fornita dalla nostra nuova tecnica, i computer quantistici potrebbero risolvere in ore o minuti alcuni problemi che richiederebbero secoli ai computer convenzionali o 'classici', persino ai supercomputer", ha dichiarato il professor Jamieson.

L'autore principale dello studio, Ravi Acharya, ha dichiarato che il grande vantaggio dell'informatica quantistica basata su chip di silicio è che si usano le stesse tecniche essenziali alla base dei chip usati nei computer attuali.

"I chip elettronici attualmente presenti nei computer di tutti i giorni sono costituiti da miliardi di transistor: anche questi possono essere utilizzati per creare qubit per i dispositivi quantistici basati sul silicio. La capacità di creare qubit di silicio di alta qualità è stata in parte limitata finora dalla purezza del materiale di partenza del silicio. La purezza rivoluzionaria che mostriamo qui risolve questo problema".

"La nostra tecnica apre la strada a computer quantistici affidabili che promettono cambiamenti radicali in tutta la società, tra cui l'intelligenza artificiale, la sicurezza dei dati e delle comunicazioni, la progettazione di vaccini e farmaci, l'uso dell'energia, la logistica e la produzione", ha dichiarato il professor Jamieson.

"Altri stanno sperimentando alternative, ma noi crediamo che il silicio sia il candidato principale per i chip dei computer quantistici che consentiranno la coerenza duratura necessaria per calcoli quantistici affidabili", ha aggiunto Jamieson.

"Ora che siamo in grado di produrre silicio-28 estremamente puro, il nostro prossimo passo sarà dimostrare che possiamo sostenere la coerenza quantistica per molti qubit contemporaneamente. Un computer quantistico affidabile con soli 30 qubit supererebbe la potenza degli attuali supercomputer per alcune applicazioni", ha concluso. 

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