Ioni intrappolati in un chip
Il progetto Microtrap ha fatto un importante passo avanti per raggiungere questo obiettivo sviluppando tecniche d'avanguardia per intrappolare gli ioni (atomi/molecole che perdono o acquistano elettroni) in un chip. Con gli ioni praticamente fermi e allineati ordinatamente lungo l'asse della trappola, un fascio laser può interagire con uno ione specifico e poi con uno diverso e controllare le complesse interazioni tra di essi. Gli ioni intrappolati diventano così promettenti vettori di informazioni nell'informatica quantica. I computer convenzionali conservano ed elaborano informazioni come bit con uno dei due valori: "0" e "1". Ma un computer quantistico sfrutterebbe la capacità delle particelle subatomiche di assumere più di uno stato alla volta. Gli scienziati cercano di spiegare il fenomeno usando l'esempio del gatto di Schrodinger, un complesso esperimento nel quale un gatto in una scatola è sia vivo che morto fino a che qualcuno non apre la scatola per determinarlo. In un computer quantistico ogni qubit è contemporaneamente "0" e "1". Con due qubit insieme si ha un sistema i cui valori sono contemporaneamente ogni valore da "0" a "3". Le unità di base del computer quantistico sono state create negli ultimi dieci anni usando stringhe lineari di pochi ioni. Per ottenere il potenziale completo dell'informatica quantistica con ioni intrappolati il progetto Microtrap ha cercato di aumentarne la scala per studiare molti ioni che interagiscono tra loro in diverse combinazioni. Un modo per raggiungere questo obiettivo è la miniaturizzazione delle architetture di ioni intrappolati. Un altro era la divisione delle trappole in segmenti per poter ordinare gli ioni con disposizioni arbitrarie. Ma i ricercatori Microtrap sono andati oltre. Hanno anche prodotto microtrappole usando le tecniche produttive esistenti dell'industria dei chip. A questo scopo sono state considerate diverse tecnologie concorrenti, incluse le trappole stratificate di wafer di ceramica tridimensionali (3D), le trappole di superficie planare bidimensionali (2D) e le trappole di ossido di silicio su silicio 3D. Partendo da questa base i ricercatori hanno costruito con successo microtrappole adatte al trattamento delle informazioni quantistiche. Queste microtrappole, montate su supporti intermedi standard, consentono di confinare gli ioni in condizioni di vuoto e di manipolarne gli stati usando un laser. Si ha quindi il vantaggio di generare meno rumore (interferenza) perché gli elettrodi tengono le particelle più lontane del normale. Un computer quantistico smette di funzionare se riceve interferenze (anche il rumore termico) dall'esterno. I risultati del progetto Microtrap ridefiniscono i confini di ciò che gli scienziati possono fare e danno informazioni allettanti sugli elementi di base più piccoli del nostro mondo.
