La nuova scoperta del team Microsoft realizza quello che, per anni, è rimasto un sogno per gli scienziati
I computer quantistici, che basano i loro calcoli sul qubit, hanno la possibilità di svolgere calcoli in parallelo, ovvero il calcolo simultaneo dei valori di una funzione, in un unico circuito, a differenza dei computer tradizionali, in cui è necessario utilizzare più circuiti elettronici identici.
Questo significa che, a parità di informazioni, il calcolo di un computer quantistico è nettamente più veloce rispetto ad uno tradizionale.
L’unità fondamentale utilizzata dal computer quantistico è il qubit, che permette un’enorme capacità di elaborazione, in quanto i qubit possono lavorare in uno stato di sovrapposizione, a differenza del bit classico, che lavora in binario e può avere solo posizione 0 o 1.
Il programma Azure Quantum di Microsoft e la rivoluzione dei computer quantistici
Microsoft si sta impegnando nella realizzazione di computer quantistici topologici, che sfruttano i fermioni di Majorana, a differenza dei computer quantici tradizionali basati su trappole a ioni o giunzioni di Josephson, che andrebbero a sfruttare reticoli bidimensionali di fermioni introdotti all’interno delle lacune elettroniche dei materiali superconduttori, creando in tal modo i Majorana zero mode, ovvero delle quasiparticelle la cui funzione è quella di descrivere lo stato quantistico, che hanno la proprietà di mutare a seconda di come vengono spostate.
L’utilizzo del qubit topologico apporta migliorie anche al contenuto delle informazioni processate: infatti, i qubit utilizzati dei computer quantici sono molto suscettibili a fattori esterni come vibrazioni, temperatura ambientale ed onde elettromagnetiche, che potrebbero comportare una perdita di informazioni e, quindi, una corruzione dei calcoli.
L’osservazione di un divario topologico di oltre 30 µeV, rilevato nelle strutture di arsenio di indio e alluminio, indica, infatti, che i qubit topologici siano più resistenti alle interferenze e, quindi, alla perdita di dati significativi.
È la stessa azienda Microsoft a confermare che i qubit topologici sono maggiormente immuni al rumore ambientale e ai disturbi che inficiavano le informazioni ed i risultati rispetto ai qubit tradizionali.
Effettuare misurazioni sullo stato combinato dei Majorana zero mode rende possibili, in concomitanza, sia le operazioni quantistiche sia la salvaguardia per il qubit e il processo delle informazioni.
Applicazioni dei computer quantistici topologici
Grazie all’immensa capacità di calcolo e alla maggiore protezione delle informazioni processate, i computer quantistici topologici potranno essere utilizzati per risolvere problemi più che attuali: la scoperta di molecole, impossibile da reaizzare con gli attuali computer, o la loro ottimizzazione, infatti, potrebbe aprire una strada verso la cura del cambiamento climatico ed ottimizzare le risorse del pianeta.
Queste macchine quantistiche consentiranno livelli di calcoli ad ora non raggiungibili, grazie alla tolleranza agli errori, permettendo così anche di capire in che modo opera la natura nella sua efficienza.
Ci vorranno ancora alcuni anni per realizzare i primi macchinari ed è possibile che in questo lasso temporale la tecnologia avanzerà molto. Al momento, non esistono equivalenti dei chip basati sul silicio e lo spettro di alternative in questo senso è molto ampio; sarà, quindi, nel corso dei prossimi anni che scopriremo quale sarà la scelta migliore e i risultati che si potranno raggiungere.
