Computer quantistici: prodotte piattaforme a base di silicio che operano a temperature superiori a 1 °k

Piattaforme di elaborazione quantistica che possono operare a temperature fino a 15 volte superiori rispetto alle tecnologie esistenti sono dimostrate in due articoli pubblicati sulla rivista Nature nei giorni scorsi (vedi link a fine pagina). Sebbene l’aumento relativo della temperatura sia piuttosto piccolo, potrebbe fare una grande differenza per la scalabilità degli attuali prototipi in computer quantistici più grandi e più potenti.

I bit quantici

I bit quantici – analoghi ai bit di calcolo classici – possono essere realizzati con circuiti superconduttori o formati all’interno di semiconduttori, come il silicio. Queste piattaforme allo stato solido richiedono il raffreddamento a temperature estremamente basse perché le vibrazioni generate dal calore interrompono i qubit, il che può ostacolare le prestazioni. In genere, le piattaforme a stato solido devono funzionare a circa 0,1 grado kelvin (-273,05 gradi Celsius), richiedendo costosi approcci di refrigerazione.

Piattaforme di calcolo quantistico che operano a temperature superiori a 1 kelvin

Due studi indipendenti riportano esperimenti proof of concept con piattaforme di calcolo quantistico a base di silicio che operano a temperature superiori a 1 grado kelvin. Menno Veldhorst e colleghi producono un circuito quantico che opera a 1,1 grado kelvin, e Andrew Dzurak e colleghi dimostrano un sistema che funziona a circa 1,5 gradi kelvin. Entrambi gli studi usano come qubit lo spin di elettroni confinati nel silicio, così ben isolati dal materiale circostante, che si dimostrano in grado di funzionare bene anche a temperature superiori a 1 grado kelvin. A questa temperatura, i frigoriferi sono abbastanza potenti da consentire l’introduzione di elettronica localizzata per il controllo dei qubit, che gli autori suggeriscono sia un prerequisito per ridimensionare questi processori quantistici a milioni di qubit.

L’aumento della temperatura operativa oltre 1 grado kelvin è una pietra miliare importante, poiché il raffreddamento al di sotto di questa soglia è impegnativo e costoso. Quando le temperature superano 1 kelvin, il costo diminuisce notevolmente e l’efficienza migliora. Inoltre, l’utilizzo di piattaforme a base di silicio è interessante, in quanto ciò può favorire l’integrazione in sistemi classici che già utilizzano hardware a base di silicio.

 

Operation of a silicon quantum processor unit cell above one kelvin

 

Universal quantum logic in hot silicon qubits

 

 

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