I ricercatori dell’Università del Surrey hanno proposto un nuovo design di qubit che potrebbe contribuire a risolvere il problema di mantenere bassi i tassi di errore con l’aumentare delle dimensioni dei computer quantistici. Il dispositivo Superfluid Helium Oscillator Quantum (SHOQ), presentato in uno studio pubblicato su npj Quantum Information, utilizza elio-3 superfluido, in grado di scorrere senza attrito.
Molti sistemi quantistici odierni si basano su circuiti superconduttori sensibili al rumore elettromagnetico e alle cariche elettriche vaganti. Con l’aumentare del numero di qubit, diventa più difficile controllare questo tipo di interferenze. È stato osservato che l’elio superfluido, che non trasporta cariche elettriche, potrebbe offrire una protezione naturale contro alcuni tipi di rumore elettromagnetico.
Secondo i calcoli dei ricercatori, i tassi di errore del dispositivo SHOQ potrebbero essere circa 100 volte inferiori a quelli dei qubit superconduttori tradizionali. La prima autrice dello studio, Dr. Priya Sharma, ha dichiarato che i componenti dell’idea sono stati riuniti per la prima volta in un dispositivo microfluidico e che sono stati definiti i dettagli necessari per far funzionare il dispositivo come qubit. Il team prevede di produrre un prototipo e testare le previsioni come passo successivo.
Non si prevede che SHOQ sostituisca l’hardware quantistico esistente, bensì che venga utilizzato insieme alla tecnologia quantistica superconduttrice. In questo modo, diversi tipi di qubit potrebbero svolgere compiti differenti all’interno dello stesso sistema. Nel lungo periodo, il dispositivo potrebbe essere utilizzato anche come memoria per conservare informazioni quantistiche mentre altri hardware eseguono i calcoli.
Il funzionamento del dispositivo richiede temperature estremamente basse; i ricercatori affermano che le condizioni necessarie sono già state raggiunte in precedenti esperimenti con elio-3 superfluido. Il progetto è stato condotto in collaborazione con Professor Jens Koch della Northwestern University. Il lavoro sul prototipo è sostenuto dalla IAA Commercialisation Fellowship assegnata alla Dr. Priya Sharma.
Perché è importante
L’importanza della proposta deriva dal fatto che offre un’opzione che non costituisce una semplice ripetizione dell’attuale approccio superconduttore per affrontare i problemi di rumore e controllo degli errori, che crescono all’aumentare del numero di qubit. L’impiego di un ambiente che non trasporta carica elettrica consente di considerare SHOQ non tanto come la base per costruire un nuovo computer autonomo, quanto come un componente complementare in grado di svolgere funzioni specifiche nei sistemi esistenti. In particolare, l’idea di una memoria capace di preservare le informazioni quantistiche durante i calcoli amplia il possibile campo di utilizzo del progetto oltre la sola capacità di eseguire operazioni. Tuttavia, resta da chiarire se il vantaggio in termini di errori calcolato sarà osservabile in un dispositivo reale, attraverso la produzione del prototipo e test condotti a temperature estremamente basse; i risultati attuali non rappresentano una prestazione già applicata, bensì una proposta progettuale in attesa di essere sottoposta a verifica.