Il silicio di alta purezza apre la strada ai chip quantistici affidabili. La ricerca dimostra la riduzione di silicio-29 per la coerenza dei qubit.
Il silicio, pietra angolare dell’informatica, è un elemento fondamentale grazie alle sue proprietà e alla sua abbondanza. Attualmente, la maggior parte dei dispositivi che utilizziamo quotidianamente, come computer e smartphone, sono dotati di chip di silicio. Tuttavia, il futuro dell’informatica sembra essere rappresentato dai computer quantistici, in grado di eseguire calcoli estremamente complessi al di là delle capacità dei supercomputer attuali.
I computer quantistici potrebbero continuare a basarsi sul silicio, ma con una variazione significativa: la necessità di un livello di purezza mai raggiunto prima. Fino ad oggi, la produzione di silicio di alta purezza è stata una sfida, considerando che in natura si trova in tre forme principali: silicio-28, silicio-29 e silicio-30, noti come isotopi. Il silicio-28 è il più comune, costituendo oltre il 92,2% del silicio naturale, mentre silicio-29 e silicio-30 rappresentano rispettivamente il 4,7% e il 3,1%.
Sebbene la presenza di silicio-29 e silicio-30 nei chip informatici tradizionali non sia un problema, per l’informatica quantistica la situazione è diversa. La coerenza dei qubit, i bit quantistici, è fondamentale per il corretto funzionamento dei computer quantistici. Tuttavia, i neutroni extra presenti nel silicio-29 possono interferire con la coerenza, generando errori nei chip quantistici.
Un recente studio condotto da un team di ricerca ha dimostrato che bombardando un chip con atomi di silicio-28, è stato possibile ridurre la presenza di silicio-29 dal 4,5% a soli due parti per milione (0,0002%). Questo processo ha aperto la strada alla produzione di chip quantistici basati su silicio di alta qualità, essenziali per garantire la coerenza necessaria per i calcoli quantistici affidabili.
Secondo Ravi Acharya, uno degli autori dello studio, la purezza rivoluzionaria del silicio-28 risolve il problema della limitata coerenza dei qubit. Il professor David Jamieson, dell’Università di Melbourne, sottolinea che il silicio rimane il candidato principale per i chip di computer quantistico in grado di garantire la coerenza duratura necessaria per i calcoli quantistici affidabili.
Attualmente, alcuni computer quantistici possono contare su 1.000 qubit, ma la coerenza quantistica è mantenuta solo per brevi periodi. Tuttavia, è stato dimostrato che utilizzando silicio di minore purezza, è possibile mantenere la coerenza per 30 secondi per un singolo qubit, un record ancora imbattuto. Con la produzione di silicio-28 estremamente puro, l’obiettivo futuro è dimostrare la capacità di mantenere la coerenza quantistica per molti qubit contemporaneamente.
Secondo Jamieson, un computer quantistico affidabile con soli 30 qubit potrebbe superare la potenza dei supercomputer attuali in alcune applicazioni. Il prossimo passo sarà quindi quello di dimostrare la capacità di mantenere la coerenza quantistica su più qubit contemporaneamente, aprendo così nuove prospettive nel campo dell’informatica quantistica.
Lo studio che ha portato a queste scoperte è stato pubblicato su Communications Materials, gettando le basi per lo sviluppo di chip quantistici basati su silicio di alta qualità e coerenza duratura.
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