Il computer quantistico compatto si inserisce in due rack di server da 19 pollici.
Università di Innsbruck
I computer quantistici richiedono ancora grandi sale dedicate e installazioni complesse, ma ora, in un nuovo passo verso l'uscita della tecnologia dal laboratorio, i ricercatori hanno progettato un prototipo di computer quantistico che è abbastanza compatto da poter essere inserito nei normali rack dei data center.
Nell'ambito di un progetto finanziato dall'UE chiamato AQTION, un gruppo di scienziati dell'Università di Innsbruck in Austria ha installato con successo un computer quantistico a trappola ionica completamente funzionante in due server rack da 19 pollici, come si trova solitamente nei data center di tutto il mondo. Il dispositivo richiede solo una singola presa di alimentazione a parete ed è altrimenti autonomo.
Il prototipo è uno sviluppo entusiasmante in un settore che si basa principalmente su implementazioni di laboratorio, in cui i computer quantistici possono essere controllati solo grazie a un'infrastruttura appositamente costruita. Lo sviluppo di una configurazione più accessibile è quindi la chiave per espandere la portata della tecnologia.
Ecco perché l'UE ha recentemente lanciato AQTION, un progetto da 10 milioni di euro che mira a creare un computer quantistico compatto a trappola ionica che soddisfi gli standard del settore senza bisogno di un ambiente di laboratorio ultra stabile per il funzionamento.
“I nostri esperimenti di calcolo quantistico di solito riempiono laboratori di 30-50 metri quadrati”, afferma Thomas Monz, coordinatore del progetto AQTION. “Ora stavamo cercando di adattare le tecnologie sviluppate qui a Innsbruck nel più piccolo spazio possibile, rispettando gli standard comunemente usati nell'industria”.
Il nuovo dispositivo, ha affermato il team di ricerca, mostra che i computer quantistici saranno presto pronti per l'uso nei data center.
I ricercatori hanno usato ioni, che sono atomi a carica singola, come qubit. Le informazioni quantistiche sono codificate nello stato elettronico degli ioni e le operazioni vengono eseguite con impulsi laser che modificano e controllano lo stato delle particelle.
Sebbene l'approccio differisca dai noti qubit superconduttori utilizzati da IBM e Google nei loro computer quantistici, i dispositivi a trappola ionica stanno guadagnando attenzione nel settore. Honeywell, ad esempio, ha fatto il suo debutto quantistico lo scorso anno con la tecnologia degli ioni intrappolati.
Per adattarsi a un paio di rack da 19 pollici, ogni singolo elemento costitutivo del computer quantistico di AQTION doveva essere ridimensionato, dal processore della trappola ionica alla camera a vuoto. La sfida più grande, quindi, era garantire che il dispositivo non scendesse a compromessi sulle prestazioni, ma i ricercatori sono fiduciosi che il loro prototipo stia già fornendo risultati promettenti.
Anche al di fuori dell'ambiente controllato che può essere ottenuto in un laboratorio, il dispositivo era abbastanza stabile da funzionare senza interruzioni dovute a disturbi esterni e i fisici sono stati in grado di controllare individualmente e intrappolare fino a 24 ioni. Le misurazioni hanno mostrato che le prestazioni del sistema e il tasso di errore erano alla pari con le implementazioni basate su laboratorio.
“Siamo stati in grado di dimostrare che la compattezza non deve andare a scapito della funzionalità”, ha affermato Christian Marciniak, ricercatore presso l'Università di Innsbruck.
Entro il prossimo anno, il team prevede di creare un dispositivo con un massimo di 50 qubit controllabili individualmente.
Per ora, tuttavia, le capacità hardware e software del prototipo verranno ulteriormente aggiornate prima che venga reso disponibile online. I ricercatori accederanno al dispositivo tramite il cloud per testare algoritmi quantistici su un linguaggio di calcolo quantistico indipendente dall'hardware.
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