Nuovi percorsi del calcolo quantico
Nel settore emergente del calcolo quantico delle informazioni, i dispositivi superconduttori rappresentano candidati molto promettenti per l'implementazione di qubit (bit quantici). Macroscopicamente, sono caratterizzati da proprietà quantiche generiche, ad esempio livelli di energia quantizzata e sovrapposizione di stati energetici, comunemente associati agli atomi. Il giorno in cui i qubit superconduttori costituiranno i componenti fondamentali dei calcolatori quantici potrebbe essere molto vicino. Affinché tale previsione possa avverarsi, però, è necessario lo sviluppo di una tecnologia che abbina il livello di controllo necessario su sistemi quantici a due livelli alle possibilità di produzione di massa. Per la sfruttamento di tutte le potenzialità di un calcolatore quantico, inoltre, deve essere possibile manipolare le informazioni quantiche contenute negli stati di migliaia di qubit che interagiscono tra loro. I partner del progetto SQUBIT-2 dell'università tecnologica di Delft, nei Paesi Bassi, hanno compiuto importanti progressi per la realizzazione di questi obiettivi. I ricercatori hanno studiato qubit a flusso standard, realizzati unendo giunzioni Josephson a elementi in piombo superconduttore per la formazione di un circuito chiuso. Applicando un campo magnetico perpendicolarmente al circuito chiuso, si sono formati due stati di sovrapposizione quantica sotto forma di corrente circolante in due diverse direzioni. Le misurazioni della radiazione a microonde emessa, realizzate con il dispositivo a interferenza quantistica a superconduzione (SQUID), hanno evidenziato stati di sovrapposizione simmetrici e asimmetrici. Questi esperimenti hanno prodotto le prime misurazioni spettroscopiche in due qubit a flusso accoppiato e gli strumenti per misurare il tempo in cui il sistema è rimasto coerente. La caratteristica più importante, tuttavia, è relativa al numero di operazioni quantiche che è possibile eseguire prima che si manifesti un'incoerenza quantica. Dal momento che la durata di ogni impulso che manipola i qubit del flusso può essere inferiore al nanosecondo, dovrebbe essere possibile l'esecuzione di centinaia di operazioni, un numero sensibilmente inferiore rispetto a quelle che dovrebbe compiere un computer quantico. Si è resa evidente la necessità di metodi migliori per accoppiare i qubit tra loro e con il loro ambiente. È stato dedicato un notevole impegno al miglioramento delle tecniche di fabbricazione per ridurre i difetti delle barriere di giunzione e aumentare i tempi di decoerenza. Resta da verificare se i qubit superconduttori possono essere controllati con precisione e se i calcolatori quantici realizzati con qubit superconduttori sono scalabili.
