Computer quantistici, come saranno i pc del futuro

Chip di silicio ultra puro potrebbero semplificare lo sviluppo dei computer quantistici. Ossia dei computer del prossimo futuro, molto superiori, per prestazioni, a quelli che adoperiamo attualmente. Un computer quantistico ha una velocità di calcolo inimmaginabile per gli odierni computer. A mettere a punto una nuova tecnica basata su impulsi di ioni è stato il gruppo coordinato da Richard Curry, dell’Università britannica di Manchester. i risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Communications Materials.

I computer quantistici sono oggi in una fase ancora iniziale del loro sviluppo tecnologico. Ma la ricerca procede speditamente. Scienziati e ricercatori stanno promuovendo in parallelo più soluzioni tecniche, legate principalmente alla tipologia di qubit. Si tratta delle unità di informazioni analoghe ai tradizionali bit. Uno di questi possibili percorsi si basa sul silicio: lo stesso materiale semiconduttore dei computer tradizionali, che permette di usare i cosiddetti spin qubit.

Tuttavia uno dei grandi limiti, al momento, è dovuto alle impurezze presenti nel silicio. I qubit sono infatti singoli quanti che, per mantenere le proprietà quantistiche, devono rimanere perfettamente isolati dall’ambiente. Il quanto è la quantità elementare indivisibile di una certa grandezza. Per estensione il termine è a volte utilizzato come sinonimo di particella elementare associata a un campo di forze.

La purificazione del silicio

Per ciò che riguarda il futuro dei nostri personal computer, così come di quelli per uso industriale, i ricercatori dell’Università di Manchester hanno usato un’innovativa tecnica che sfrutta impulsi di ioni. In questo modo si è riusciti a purificare il silicio usato per fare i chip, eliminando quasi completamente la presenza di isotopi indesiderati. Ossia varianti con masse leggermente differenti.

In questo modo è stato possibile passare dal 4,5% di impurità a chip di silicio-28 con appena 2 parti di isotopi differenti per milione. “Ora che possiamo produrre silicio-28 estremamente puro – ha detto David Jamieson, dell’Università di Melbourne e fra gli autori dello studio – potremo dimostrare la coerenza quantistica per molti qubit contemporaneamente“. Si tratta di un passo in avanti importante per continuare a lavorare sui computer quantistici basati sul silicio, che hanno tra i loro punti di forza la possibilità di poter lavorare a temperatura ambiente, a differenza dei computer a superconduttori. Grazie a questa possibilità, i computer quantistici al silicio sono in grado di sfruttare gran parte dei processi industriali già usati per l’elettronica tradizionale.

I chip dei computer quantistici

I primi processori quantistici al silicio sono stati sviluppati appena 2 anni fa. Questi speciali chip sono capaci di simulare il comportamento di alcune piccole molecole. Da uno studio pubblicato sulla rivista Nature nel giugno 2022, del gruppo di ricerca dell’Università australiana del Nuovo Galles del Sud, guidato da Michelle Simmons, emersero importanti novità. “In molti aspetti stiamo ricalcando lo stesso percorso già fatto dai computer normali” affermò Simmons.

“E se lo paragoniamo con quello dei computer tradizionali possiamo dire che i primi successi commerciali arriveranno tra 5 anni“. Un passo importante, quello del 2022, confermato oggi dalla nuovo studio dei ricercatori britannici. Il team australiano di Michelle Simmons era già riuscito a implementare bit in ‘formato’ quantistico: i qubit, appunto. E questo usando il silicio, ossia lo stesso materiale alla base di tutti i computer tradizionali. Il lavoro si era focalizzato su una specifica questione, ovvero la simulazione del comportamento di alcune semplici molecole organiche. Tuttavia i ricercatori si dissero convinti che lo stesso metodo potrebbe essere scalato, ossia ingrandito, in modo facile per ottenere computer quantistici più potenti e facili da realizzare a livello commerciale.