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Un frigorifero per raffreddare unità quantistiche

Foto di: DWave System

Uno studio dell'Università di Firenze e del Cnr-Isc indica come raffreddare i qubit, così come richiesto per il funzionamento dei computer quantistici

FIRENZE — Physical Review Letters ha pubblicato un recente studio del Cnr-Isc e dell'Università di Firenze che indica come sfruttare la perturbazione generata durante la misurazione di determinati sistemi fisici, per realizzare minuscole macchine termiche in grado, per esempio, di raffreddare le unità fondamentali di informazione quantistica, i qubit, così come richiesto per l'effettivo funzionamento dei computer quantistici. 

I computer quantistici sono dispositivi analoghi ai comuni computer, i cui elementi fondamentali (unità di informazione e memoria, porte logiche, dispositivi di lettura e scrittura) si comportano secondo le leggi della meccanica quantistica. Da questo segue una velocità computazionale di tali dispositivi incredibilmente maggiore di quella anche solo immaginabile per un computer classico.

Per garantire le migliori prestazioni di tali dispositivi occorre garantire che il loro funzionamento avvenga in condizioni estremamente protette. Per esempio, il sistema fisico che realizza l’unità fondamentale di informazione quantistica, detto quantum-bit (o qubit, in analogia con l’unità classica, detta bit) è costituito da singoli atomi, o piccole molecole, o minuscoli circuiti superconduttori, il cui corretto funzionamento è garantito solo a temperature bassissime. Raffreddare i qubit di un computer quantistico è quindi essenziale per garantirne l'efficienza.

I ricercatori dell'Università di Firenze e del Cnr-Isc - Lorenzo Buffoni, Andrea Solfanelli, Paola Verrucchi, Alessandro Cuccoli e Michele Campisi - hanno in pratica realizzato una macchina frigorifera che funziona solo se si osservano alcune particolari proprietà della coppia di atomi, cioè dei due qubit: si tratta di quelle proprietà per la cui misura l'apparato interagisce con i qubit in modo tale da generare fra i due un particolarissimo tipo di correlazione, che si instaura solo ed esclusivamente fra sistemi quantistici, detta ‘entanglement’

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