Lo dimostra un esperimento condotto da Michael Devorette della Yale University
Cosa sono i qubit?
Arriva l'informazione nell'informatica classicasotto forma di bit corrispondenti a uno o zero. Nell’informatica quantistica, vengono archiviati in dispositivi speciali con proprietà quantistiche, noti come bit quantistici o “qubit”.
Dispositivo Qubit IBM 7. Foto: Flickr
In un laboratorio dell'Università di Yalesono creati da circuiti superconduttori raffreddati a temperature 100 volte inferiori a quelle dello spazio. Ogni qubit rappresenta uno o zero o, stranamente, sia uno che zero contemporaneamente. Questo “parallelismo quantistico” è una delle proprietà che consente ai computer quantistici di eseguire calcoli. Potenzialmente: diversi ordini di grandezza più veloci di quanto sia possibile sui supercomputer classici.
Qual è il problema con l'informatica quantistica?
Tuttavia, i sistemi quantistici sono fragili. Sono perseguitati dal fenomeno fondamentale della decoerenza, un processo in cui le informazioni archiviate nei qubit perdono rapidamente le loro proprietà quantistiche a causa della loro interazione con l'ambiente. In parole semplici, qualsiasi interferenza proveniente dall’ambiente esterno interferisce con il funzionamento di tali sistemi, rendendoli impossibili. Ciò impedisce che i computer quantistici vengano implementati ovunque.
Esiste una soluzione, ma non è così semplice
Correzione dell'errore quantistico, che è teoricamentescoperto nel 1995, offre un mezzo per combattere questa decoerenza. Protegge un bit quantico di informazioni codificandolo in un sistema più grande di quanto sia generalmente necessario per rappresentare un singolo qubit.
Processore IBM 16 Qubit. Foto: Flickr
Tuttavia, questo sistema più ampio ha un impattol'ambiente è ancora più aggressivo e il qubit codificato è più fragile. A causa di questo effetto e delle complicazioni associate ai componenti aggiuntivi di correzione degli errori, questo processo nella pratica non ha prolungato la vita del bit quantico. I ricercatori affermano che in effetti, raggiungere il pareggio anche con un qubit non corretto è un evento raro. Contrariamente alle promesse teoriche, nella maggior parte degli esperimenti, la correzione degli errori accelera la decoerenza delle informazioni quantistiche.
Che cosa hanno fatto gli scienziati?
Durante l'esperimento, gli scienziati hanno mostrato per la prima voltache la crescente ridondanza del sistema, il rilevamento attivo e la correzione degli errori quantistici garantivano una maggiore stabilità delle informazioni quantistiche. “Il nostro esperimento dimostra che la correzione degli errori quantistici è uno strumento reale e pratico. Questa è più di una semplice dimostrazione del principio”, spiega il fisico.
Un gruppo di scienziati è riuscito a più che raddoppiare la durata delle informazioni quantistiche. Il loro qubit di correzione degli errori è durato 1,8 millisecondi: nell’informatica quantistica, tutto avviene rapidamente.
Hanno ottenuto risultati utilizzando il codicesoftware di correzione degli errori, inventato nel 2001. "Sì, nel nostro campo ci sono ritardi tra le proposte teoriche e la loro attuazione pratica", spiega Michael Devorette.
Illustrazione dei qubit. Credito: Università di Yale
Vladimir Sivak, l'autore principale dell'articolo, lo ha affermatoLe prestazioni sono state parzialmente ottenute tramite l'uso di un agente di apprendimento automatico. Ha personalizzato il processo di correzione degli errori per migliorare il risultato.
“Non esiste un singolo passo avanti in questo sensoci ha permesso di ottenere questo risultato. Si tratta infatti di una combinazione di varie tecnologie sviluppate negli ultimi anni. Ci siamo uniti in questo esperimento, ha spiegato uno studente del laboratorio di Devoret, ora ricercatore di Google.
Perché è così importante?
Il successo pratico dell’informatica quantistica saràdipendono dalla capacità di creare bit quantistici di altissima qualità utilizzando la correzione degli errori quantistici. Un nuovo esperimento conferma un presupposto fondamentale sull'informatica quantistica; Raddoppiando la vita di un qubit, i ricercatori hanno dimostrato una teoria chiave nella fisica quantistica. “Questo è molto incoraggiante”, concludono gli autori dello studio.
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Illustrazione di copertina: geralt