Le informazioni quantistiche sotto forma di bit quantistici, o qubit, vengono facilmente interrotte dal rumore ambientale, come i campi magnetici, che distruggono le informazioni. Quindi da un lato è auspicabile avere qubit che non interagiscano fortemente con l’ambiente. D’altra parte, questi qubit devono interagire fortemente con la luce, o fotoni, che è fondamentale per trasmettere informazioni a distanza.
I ricercatori del MIT e di Cambridge consentono l’integrazione combinata di due diversi tipi di qubit che lavorano fianco a fianco per preservare e trasmettere informazioni. Inoltre, il team ha riscontrato un’elevata efficienza nel trasmettere tali informazioni.
“Questo è un passo cruciale perché dimostra la fattibilità dell'integrazione di qubit elettronici e nucleari su un piccolo chip. Questa integrazione risponde alla necessità di preservare l'informazione quantistica su lunghe distanze mantenendo una forte interazione con i fotoni.” punti di forza dei team di Cambridge e del MIT”.
Lavorare a livello quantitativo
Un bit di computer può essere pensato come qualsiasi cosa che abbia due diversi stati fisici, come “acceso” e “spento”, per rappresentare uno zero e uno. Nello strano, piccolissimo mondo della meccanica quantistica, un qubit ha la proprietà aggiuntiva che invece di trovarsi in uno solo di questi due stati, può trovarsi in una sovrapposizione dei due stati. “Potrebbe verificarsi in entrambi gli stati contemporaneamente”, ha affermato Jesús Arjona Martinez, coautore dello studio.
Più qubit intrecciati o collegati insieme possono condividere molte più informazioni rispetto ai bit associati al calcolo convenzionale. Da qui il potenziale potere dei computer quantistici.
Englund e il suo team hanno spiegato che esistono molti tipi di qubit, ma due tipi comuni sono basati sullo spin, o sullo spin dell'elettrone o del nucleo (da sinistra a destra o da destra a sinistra). Il nuovo dispositivo include qubit sia elettronici che nucleari.
L’elettrone rotante, o qubit elettronico, è molto bravo a interagire con l’ambiente, mentre il nucleo atomico, o qubit nucleare, non lo è.
“Abbiamo combinato un qubit noto per interagire facilmente con la luce con un qubit noto per essere molto isolato, preservando così le informazioni per lungo tempo. Combinando queste due cose, pensiamo di poter ottenere il meglio da entrambi i mondi.” Arjona Martinez ha detto.
Come il sistema solare
Il modo in cui funziona è quello dell'elettrone [electronic qubit] La bava del diamante può rimanere incastrata in un difetto dello stagno e questo qubit elettronico può quindi trasmettere le sue informazioni a un nucleo di stagno rotante, un qubit nucleare.
“L'analogia che mi piace usare è il sistema solare”, ha detto il coautore dello studio Isaac Harris. “Abbiamo il Sole al centro, e questo è il nucleo di stagno, e poi c'è la Terra che ruota attorno ad esso, e questo è l'elettrone. Possiamo scegliere di immagazzinare informazioni nella direzione della rotazione della Terra, e questo è il nostro qubit elettronico.” Oppure possiamo immagazzinare informazioni nella direzione del sole che ruota sul suo asse.” “Questo è il qubit nucleare.”
In generale, la luce trasporta le informazioni tramite fibre ottiche al nuovo dispositivo, che comprende una serie di numerose minuscole guide d'onda di diamante, ciascuna circa 1.000 volte più piccola di un capello umano. Pertanto, molti dispositivi possono fungere da nodi che controllano il flusso di informazioni nell’Internet quantistica.
Il lavoro descritto in questo studio prevedeva esperimenti utilizzando un singolo dispositivo.
“Alla fine, potrebbero esserci centinaia o migliaia di questi elementi sul microchip”, ha detto Arjona Martinez.
Harris ha osservato che il suo lavoro teorico prevedeva una forte interazione tra il nucleo di stagno e il qubit elettronico in arrivo. “Era dieci volte più grande di quanto ci aspettassimo, quindi ho pensato che forse il calcolo era sbagliato. Poi è arrivato il team di Cambridge e l'ha misurato, ed è stato fantastico vedere la previsione confermata dall'esperimento.”
