Il fatto che le informazioni siano codificate utilizzando sistemi quantistici sensibili al rumore e alle interferenze, che si traducono in errori, rappresenta un ostacolo significativo allo sviluppo di un computer quantistico realisticamente realizzabile. Lo sviluppo dei computer quantistici incontra grandi difficoltà nel correggere questi errori. La sostituzione dei qubit con risonatori, sistemi quantistici con stati più specificati di semplicemente due, offre una valida alternativa. Questi stati possono essere paragonati alla corda di una chitarra, che può vibrare in molti modi diversi.
Tuttavia, controllare gli stati di un risonatore è una sfida. Ora, la tecnologia quantistica al Chalmers University of Technology ha sviluppato una tecnica per controllare gli stati quantistici della luce in una cavità tridimensionale. La tecnica consente agli scienziati di generare praticamente tutti gli stati quantistici di luce precedentemente dimostrati.
Simone Gasparinetti, che è a capo di un gruppo di ricerca in ambito sperimentale fisica quantistica a Chalmers e uno degli autori senior dello studio, ha detto, “Abbiamo dimostrato che la nostra tecnologia è alla pari con le migliori al mondo.”
Marina Kudra, dottoranda presso il Dipartimento di Microtecnologie e Nanoscienze e autrice principale dello studio, ha affermato: “Lo stato di fase cubica è qualcosa che molti scienziati quantistici cercano di creare nella pratica da vent’anni. Il fatto che ora siamo riusciti a farlo per la prima volta dimostra quanto bene funzioni la nostra tecnica, ma il progresso più importante è che esistono così tanti stati di varia complessità e abbiamo trovato una tecnica in grado di crearne uno qualsiasi. "
Gli scienziati hanno controllato le proprietà quantomeccaniche di fotoni applicando una serie di impulsi elettromagnetici chiamati porte. Hanno utilizzato un algoritmo per ottimizzare una sequenza specifica di porte di spostamento semplici e porte SNAP complesse per generare lo stato dei fotoni. Quando i complessi cancelli si sono rivelati eccessivamente lunghi, gli scienziati hanno scoperto una soluzione per accorciarli massimizzando gli impulsi elettromagnetici con tecniche di controllo ottimali.
Simone Gasparinetti ha detto: “Il drastico miglioramento della velocità dei nostri gate SNAP ci ha permesso di mitigare gli effetti della decoerenza nel nostro controller quantistico, spingendo questa tecnologia un passo avanti. Abbiamo dimostrato il pieno controllo sul nostro sistema quantomeccanico”.
Marina Kudra ha detto, "Oppure, per dirla in modo più poetico, ho catturato la luce in un luogo in cui prospera e l'ho modellata in forme davvero meravigliose."
Per raggiungere questo obiettivo era necessario anche un sistema fisico superiore.
Per Delsing disse, “A Chalmers, abbiamo l'intero stack per costruire a computer quantistico, dalla teoria all'esperimento, tutto sotto lo stesso tetto. Risolvere la sfida della correzione degli errori rappresenta un grave ostacolo nello sviluppo di computer quantistici su larga scala e i nostri risultati sono la prova della nostra cultura e del nostro modo di lavorare”.
Riferimento della Gazzetta:
- Marina Kudra, Mikael Kervinen, Ingrid Strandberg, et al. Preparazione robusta degli stati negativi di Wigner con sequenze di spostamento SNAP ottimizzate. PRX quantistico. DOI: 10.1103/PRXQuantum.3.030301
