Si avvicina a grandi passi il computer quantistico

Si avvicina a grandi passi il computer quantistico

I ricercatori dell'Università del Nuovo Galles del Sud hanno realizzato il primo bit quantistico utilizzando tecniche comuni all'industria del silicio

di Andrea Bai pubblicata il , alle 08:24 nel canale Scienza e tecnologia
 

Un gruppo di ricercatori coordinati da due ingegneri australiani ha potuto realizzare il primo bit quantistico operativo basato su unsingolo atomo di silicio, preparando così la strada alla realizzazione, seppur per un domani non vicinissimo, dei computer quantistici del futuro. I risultati della ricerca, condotta presso l'University of New South Wales (UNSW) sono stati pubblicati sulla rivista Nature e sottolineano in modo particolare come sia sato possibile leggere e scrivere informazioni utilizzando lo spin degli elettroni di un singolo atomo di fosforo integrato in un chip di silicio.

Il professor Andrew Dzurak, coordinatore della ricerca assieme al dottor Andrea Morello, ha commentato: "Per la prima volta abbiamo dimostrato la possibilità per rappresentare e manipolare i dati mediante lo spin per formare un bit quantistico, o "qubit", l'unità base di un computer quantistico. Si tratta di un passo avanti verso la realizzazione di un computer quantistico in silicio basato su atomi singoli. E' un grande traguardo scientifico - controllare la natura al livello fondamentale - e ha profonde implicazioni per il computer quantistico"

I computer quantistici consentono di affrontare e risolvere problemi complessi che attualmente è impossibile poter gestire anche sui più performanti supercomputer del mondo. Spiega Morello: "Si tratta di problemi data-intensive, come il cracking di codici di crittografia, la ricerca database e la modellazione di molecole biologiche e farmaci".

Nel modello computazionale alla base degli attuali computer, l'informazione è rappresentata in forma binaria dal bit, che può assumere solamente due valori, 0 o 1, corrispondenti ai due stati di "acceso" e "spento" di un transistor. Nel caso della computazione quantistica è la direzione spin, o l'orientamento magnetico di un singolo elettrone, a rappresentare i due valori. Nel mondo della fisica quantistica, però, le particelle subatomiche possono esistere in due stati differenti nel medesimo momento secondo il principio della superposizione quantistica. E' questa particolarità che consente alla computazione quantistica di gettare le basi alla realizzazione di sistemi in grado di effettuare elaborazioni particolarmente complesse, attualmente non affrontabili sui sistemi di oggi.

L'UNSW ha, nel corso degli anni passati, cercato di portare avanti un'approccio che prevedesse l'impiego del silicio anche nel contesto della computazione quantistica, poiché le proprietà di questo materiale sono ben conosciute nel mondo della tecnologia, grazie al risultato dell'investimento di migliaia di miliardi di dollari in attività di ricerca e sviluppo da parte delle più importanti realtà del mondo della tecnologia. Il silicio, in particolare, è caratterizzato da spin con tempi di coerenza piuttosto estesi, permettendo così una maggior persistenza dei dati codificati tramite lo spin rispetto a quanto avviene su altri materiali, una caratteristica che rende più agevole la possibilità di eseguire calcoli corretti.

Il lavoro del team di ricerca è di particolare spessore poiché ha permesso di individuare le modalità per regolare lo stato dello spin (ovvero scrivere l'informazione) e di misurare lo stato di spin (ovvero leggere l'informazione). Quanto realizzato dal team è il prosieguo di un lavoro già pubblicato su Nature nel corso del 2010, dove lo stesso gruppo di ricercatori dimostrò la possibilitò di leggere lo stato dello spin elettronico. Ora, riuscendo a trovare un modo per "scrivere" lo spin, hanno portato a compimento entrambi gli elementi necessari per poter operare un bit quantistico.

Il nuovo risultato è stato raggiunto impiegando un campo a microonde per ottenere un controllo senza precedenti su un elettrone collegato ad un singolo atomo di fosoforo, il quale è stato collocato in prossimità di un transistor in silicio progettato specificatamente per lo scopo. Jarryd Pla, studente PhD all'UNSW nonché principale autore della pubblicazione ha dichiarato: "Siamo stati capaci di isolare, misurare e controllare un elettrone appartenente ad un singolo atomo, tutto utilizzando un dispositivo realizzato in maniera molto simile ai chip in silicio di oggi".

I ricercatori lavoreranno ora per abbinare tra loro coppie di questi dispositivi per creare un gate logico a due bit, l'unità di processazione base di un computer quantistico. Nonostante la costruzione di un intero comunpter quantistico resta una ambiziosa sfida ingegneristica, il risultato di questo lavoro consente di gettare le prime vere fondamenta concrete a questa impresa.

18 Commenti
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Cappej24 Settembre 2012, 08:35 #1
vabbè... ogni tanto ci ricordano che "un giorno" sarà possibile.... nel frattempo aspetto il teletrasporto e il "raggio protonico"...
TheZeb24 Settembre 2012, 08:43 #2
io voglio l' alabarda spaziale ...
Cappej24 Settembre 2012, 08:49 #3
Originariamente inviato da: TheZeb
io voglio l' alabarda spaziale ...


sarebbe una scelta difficile... non te lo nego!

... dimenticavo! anche i cyber-innesti (alla cyberPunk)! Quelli sarebbero una figata! anche in campo medico! gli arti robotici, ma veramente simil-umanoidi!
ho visto un video poco tempo fa, in cui sperimentavano un braccio con mano robotica! incredibile!
luca2014124 Settembre 2012, 09:31 #4

Fanta-scienza

Congratulazioni ai ricercatori, uno dei quali mi sembra abbia nome italiano?

Spero solo di vivere abbastanza per poter vedere uno di questi cosi funzionare...

Per quanto riguarda altre tecnologie da fantascienza:

Teletrasporto:
sono riusciti a creare il "teletrasporto" spostando un fotone, cioè una particella di luce elementare, secondo la legge di Einstein. Il teletrasporto prevede infatti la conversione materia - energia - materia e cosa c'è di meglio che iniziare da un fotone?
Anche se dovessero mai riuscire a trasportare oggetti più grandi di un fotone, il vero problema sarà trasportare un essere vivente... che ti succede se riappari dopo essere stato disintegrato? Il cuore ti batte? Le sinapsi sono collegate? Sei quello che è "partito", oppure viene ricostruito un altro identico a te. E teologicamente parlando... l'anima? Si è teletrasportata anche lei?

Cyber-innesti:
la cosa più stupefacente che ho visto è un innesto cerebrale per paraplegici: una donna paralizzata, con un innesto sulla corteccia, riusciva, col pensiero, a muovere un braccio meccanico. Il braccio era abbastanza spartano, ma sufficiente per prendere un bicchiere, portarlo alla sua bocca e permetterle di bere. Unendo le esistenti tecnologie di arti meccanici molto avanzate con questa nuova soluzione, potremmo avere impianti bionici in "poco tempo".

Saluti!
Doraneko24 Settembre 2012, 09:39 #5
Originariamente inviato da: luca20141
Congratulazioni ai ricercatori, uno dei quali mi sembra abbia nome italiano?


Sembra italiano anche a me.
Peggio per lui che è andato all'estero a perdere il suo tempo con queste cose inutili!
Se fosse restato qua in Italia avrebbe potuto avere la fantastica opportunità di lavorare in un call center o come cameriere in nero in qualche locale

Holy8724 Settembre 2012, 10:09 #6
Originariamente inviato da: luca20141
Anche se dovessero mai riuscire a trasportare oggetti più grandi di un fotone, il vero problema sarà trasportare un essere vivente... che ti succede se riappari dopo essere stato disintegrato? Il cuore ti batte? Le sinapsi sono collegate? Sei quello che è "partito", oppure viene ricostruito un altro identico a te. E teologicamente parlando... l'anima? Si è teletrasportata anche lei?
Saluti!


È quello che mi sono sempre chiesto anche io... Sinceramente preferisco la teoria dei "portali" che del teletrasporto... Unire due punti dello spazio piuttosto che decomporti in biliardi di particelle subatomiche è molto più sicuro.
Opteranium24 Settembre 2012, 10:33 #7
c'era un articolo su Le Scienze in cui l'autore analizzava quale sarebbe stato l'effettivo campo di efficacia dei computer quantistici, arrivando a concludere - se non ricordo male - che avrebbero ampliato quello attuale solo di una piccola porzione, ovvero una estensione della classe di problemi P detta BQP, poiché in assenza di algoritmi adeguati la loro maggiore potenza di calcolo non avrebbe comunque consentito di "attaccare" e risolvere in tempi ragionevoli un qualsiasi problema NP-completo.
In definitiva la questione tornava ai limiti del formalismo matematico, piuttosto che non a una mera questione di calcolo.
LoRdKiBoP24 Settembre 2012, 10:40 #8
Originariamente inviato da: Doraneko
Sembra italiano anche a me.
Peggio per lui che è andato all'estero a perdere il suo tempo con queste cose inutili!
Se fosse restato qua in Italia avrebbe potuto avere la fantastica opportunità di lavorare in un call center o come cameriere in nero in qualche locale



Esattamente quello che stavo pensando pure io. Tra qualche anno ci si accorgerà pienamente di cosa abbiamo perso in campo scientifico, stiamo già iniziando ad intravvedere le opportunità sfumate.... O l Italia si sveglia oppure tutte le nostre migliori menti se ne andranno, sono abbastanza intelligenti da capire che qui non si muove foglia se non sei raccomandato, e se guadagni qualcosa, almeno il 60% se ne andrà in tasse....
Avatar024 Settembre 2012, 11:19 #9
Molto coerente che la University of New South Wales, sia in effetti un' università australiana .
Comunque, per chi si chiedeva se questo Doc Morello fosse italiano: sì lo è.
monkeygrinder24 Settembre 2012, 13:28 #10
Ma Crysis ci gira?

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