Un passo più vicini ai computer quantistici
I computer basati sui bit quantistici (qubit) invece che sui normali bit hanno il potenziale di eseguire calcoli a una velocità esponenzialmente più alta rispetto a quella dei computer standard. I computer quantistici aprono la porta a illimitate applicazioni per complessi calcoli numerici: si pensi all'enorme differenza di capacità tra una calcolatrice e un computer in termini di calcoli ripetitivi eseguiti velocemente. La potenza dei qubit sta nella loro abilità di esistere in più di uno stato in un dato istante: non ci saranno più solo "0" o "1" perché ora è una possibilità anche "0 e 1". Un fenomeno d'interferenza detto decoerenza si è però dimostrato essere un grave ostacolo alle prestazioni necessarie per il calcolo quantistico. La decoerenza fa riferimento a cambiamenti aleatori negli stati quantistici, un'instabilità che porta a perdita d'informazioni. Per tale motivo, il principale problema nel lavorare con i qubit è proprio la decoerenza. Numerosi progetti con i qubit sono basati sul cosiddetto effetto Josephson a bassa temperatura critica (Tc) nei superconduttori (LTS), dove la temperatura critica è quella a cui il materiale diviene superconduttivo. L'effetto Josephson, la capacità degli elettroni di passare in un "tunnel" attraverso regioni non conduttive molto sottili in assenza di una tensione esterna applicata, probabilmente deriva dall'incoerenza degli elettroni in due superconduttori separati da una di tali regioni. Il sistema di due semiconduttori e lo spazio tipicamente non conduttivo tra di essi è la giunzione di Josephson (JJ). I ricercatori europei supportati dal finanziamento del progetto HYBMQC cercano di dimostrare la fattibilità di progettazione di qubit di alta qualità, in parte basati sull'effetto Josephson nei superconduttori ad alta Tc (HTS) per un'intrinseca protezione quantistica contro la decoerenza. Gli scienziati hanno condotto numerosi esperimenti confrontando JJ negli LTS e negli HTS. Il team si è concentrato su alternative alle tradizionali giunzioni al niobio (Nb), compreso il nitruro di niobio (NbN). Tali giunzioni erano caratterizzate da regimi moderatamente smorzati (MDR), con un damping in grado di sostenere tunnelling quantistici macroscopici a più basse temperature rispetto alle JJ convenzionali. Le JJ negli HTS sembravano offrire funzionalità paragonabili a quelle delle JJ negli LTS con maggiore flessibilità. I progressi nel controllo delle JJ negli HTS ha condotto alla progettazione di un dispositivo d'interferenza quantistica HTS (rf-SQUID) e allo slancio per un nuovo progetto ibrido e a una fabbricazione che integra nanocavi in arseniuro d'indio (InAs). L'efficienza dei qubit prodotti dal team del progetto HYBMQC utilizzando piattaforme a giunzioni classiche apre la strada per un ampliamento a nuovi materiali con funzione potenzialmente nuove.
