La strada verso i supercomputer quantistici passa dalla luce. Una nuova tecnologia basata sul controllo dei fotoni promette di superare uno degli ostacoli più complessi dell’informatica quantistica: leggere rapidamente e su larga scala le informazioni contenute nei qubit. La svolta arriva da una piattaforma sperimentale sviluppata negli Stati Uniti, che potrebbe avere ricadute non solo sul calcolo, ma anche su microscopia avanzata, biosensori e persino sull’osservazione diretta degli esopianeti.
Fotoni al centro della rivoluzione quantistica
Alla base del nuovo approccio ci sono minuscole cavità ottiche progettate per interagire in modo estremamente efficiente con la luce. A differenza delle soluzioni tradizionali, queste cavità non utilizzano microspecchi, ma microlenti, una scelta che riduce i rimbalzi dei fotoni e consente di estrarre una quantità maggiore di informazioni quantistiche. In questo modo diventa più semplice leggere i qubit, l’unità fondamentale dell’informazione nei computer quantistici.
Una piattaforma innovativa sviluppata a Stanford
Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature, è frutto del lavoro di un team di ricerca guidato dall’Università di Stanford. L’obiettivo era superare un limite tecnico noto: gli atomi, da soli, emettono luce troppo lentamente e in modo disordinato, rendendo difficile una lettura rapida e coordinata dei qubit. Le nuove cavità ottiche permettono invece di incanalare la luce in una direzione precisa, migliorando drasticamente l’efficienza del processo.
Leggere i qubit in modo rapido e su larga scala
Secondo Jonathan Simon, coordinatore dello studio, la capacità di leggere velocemente le informazioni quantistiche è una condizione indispensabile per costruire computer quantistici realmente funzionanti. Finora mancava una soluzione pratica applicabile a sistemi di grandi dimensioni. La novità sta nell’aver trovato un metodo per assegnare a ogni atomo del computer quantistico una cavità individuale, rendendo possibile una lettura simultanea e ordinata dei qubit.
Dai prototipi alle architetture complesse
Per dimostrare l’efficacia della tecnologia, i ricercatori hanno realizzato una piattaforma di test composta da 40 cavità, ognuna contenente un singolo atomo. Non solo: il gruppo ha anche mostrato che il sistema può essere esteso, arrivando a progettare una struttura con oltre 500 cavità, un passo significativo verso architetture di dimensioni molto più grandi.
Milioni di qubit per superare i computer classici
Le stime indicano che, per superare le prestazioni dei computer tradizionali, i computer quantistici dovranno gestire milioni di qubit. Secondo gli autori dello studio, i risultati ottenuti suggeriscono che questa nuova piattaforma basata sui fotoni è teoricamente in grado di raggiungere tali numeri, aprendo la strada a sistemi quantistici realmente competitivi.
Applicazioni oltre il calcolo quantistico
Le potenzialità della tecnica non si fermano all’informatica. La capacità di controllare e guidare la luce con estrema precisione potrebbe trovare applicazione nello sviluppo di biosensori più sensibili, di nuovi microscopi ad altissima risoluzione e persino in ambito astronomico. In prospettiva, questa tecnologia potrebbe contribuire alla realizzazione di telescopi capaci di osservare direttamente pianeti al di fuori del Sistema Solare.