Una sfida lanciata quasi 60 anni fa è stata risolta dal fisico teorico Richard Feynman.

Un team di fisici di calcolo quantistico dell’Università del New South Wales a Sydney Riuscì a simulare lo stato della struttura e dell’energia di un particolare composto organico. Gli scienziati hanno progettato un sistema quantistico su scala atomica. la sua missione? Simulazione del comportamento di una piccola molecola organica chiamata poliacetilene.

Concretamente, questi scienziati australiani hanno creato un circuito che può essere identificato come il primo processore quantistico. Per comprendere lo scopo di questa invenzione, iniziamo con alcune definizioni.

Comprendi le basi

Un processore può essere paragonato al cervello di un computer. Si occupa della gestione degli scambi di dati tra i diversi componenti. Si trova tra il disco rigido, la RAM e la scheda grafica. Inoltre, è lui che esegue i calcoli che consentono al dispositivo di interagire con l’utente e visualizzare le informazioni sullo schermo. Dal canto loro, le tecnologie quantistiche rappresentano i metodi ei sistemi creati per inventare strumenti il ​​cui funzionamento dipende da una delle proprietà quantistiche. Vale a dire, la sovrapposizione quantistica degli stati di un corpo fisico e l’entanglement quantistico. Stiamo parlando della fisica delle particelle infinitamente piccole, in cui interagiscono gli atomi di Rydberg dei computer quantistici.

In breve, la tecnologia quantistica consente di risolvere problemi di grande complessità e di elaborare una serie di informazioni in forma aggregata. Questo perché, a differenza dei computer tradizionali che archiviano ed elaborano dati sotto forma di bit binari (0 o 1), le macchine quantistiche utilizzano “qubit”, chiamati anche “bit quantistici”. Hanno una straordinaria potenza di calcolo.

Infine, il poliacetilene è una catena ripetitiva di atomi di carbonio e idrogeno. È caratterizzato dall’alternanza di legami di carbonio singoli e doppi. Un doppio legame è un legame tra elementi chimici che ha quattro elettroni, invece di due per un singolo legame.

Grande passo per la fisica quantistica

Questo processore rappresenta un passo importante nella corsa alla realizzazione del primo computer quantistico. È chiaro che questi fisici sono riusciti a controllare gli stati quantistici di elettroni e atomi nel silicio a un livello senza precedenti. In effetti, gli stati quantistici sono molto sensibili alle interferenze esterne. Un difetto può causare errori e limitarne la portata e l’utilizzo fino a questo momento.

Concretamente, in Articolo della rivista NaturaIn questo articolo, i ricercatori descrivono come sono riusciti a simulare la struttura e gli stati energetici del composto organico poliacetilene. “Se torni agli anni ’50, Richard Feynman ha detto che puoi capire come funziona la natura solo se puoi costruire la materia sulla stessa scala di lunghezza”., ricorda il professor Simmons nell’articolo. È così che i ricercatori hanno realizzato un materiale che imita la molecola di poliacetilene. e questo è, “Posizionando atomi nel silicio a distanze precise che rappresentano legami carbonio-carbonio singoli e doppi”. Conclude che questo significa che ora è possibile iniziare a comprendere molecole sempre più complesse, “Mettere gli atomi a posto come se stessero imitando il vero sistema fisico”.

Verso un computer quantistico

È così che il team ha annunciato di aver raggiunto un tasso di errore inferiore all’1%. In effetti, i loro sistemi basati sul silicio consentono di produrre plausibilmente macchine quantistiche utilizzando le infrastrutture esistenti. “Ora possiamo realizzare dispositivi molto più grandi di quelli che un normale computer può progettare”Il professor Simmons esulta. In altre parole, ora è possibile osservare molecole che non sono state simulate prima, e quindi non sono state simulate prima “Capire il mondo in modo diverso, affrontando domande fondamentali a cui prima non potevamo rispondere”Aggiunge.

Come abbiamo visto, i sistemi quantistici hanno bisogno di qubit. È una struttura nel dispositivo che aiuta a formare lo stato quantistico. Nel processore discusso in questo articolo, gli atomi stessi creano questi qubit. “Abbiamo solo bisogno di sei porte metalliche per controllare gli elettroni nel nostro sistema a 10 punti. In altre parole, abbiamo meno porte rispetto ai componenti attivi del dispositivo”dice il ricercatore. Ciò riduce gli elementi precedentemente necessari nei circuiti. In effetti, la maggior parte delle architetture di calcolo quantistico di solito richiede almeno il doppio dei sistemi di controllo per spostare gli elettroni in una struttura qubit.

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