Un team di ricercatori dell’Università del New South Wales ha sviluppato un metodo innovativo per far comunicare nuclei atomici attraverso elettroni nei chip di silicio, aprendo nuove prospettive per la realizzazione di computer quantistici scalabili. L’esperimento, condotto con atomi di fosforo impiantati nei chip, ha dimostrato la creazione di entanglement quantistico tra spin nucleari a distanze di circa 20 nanometri, tipiche della produzione dei transistor moderni. Questo risultato, ottenuto con il supporto di collaboratori giapponesi e australiani, permette di mantenere informazioni quantistiche per oltre 30 secondi con errori inferiori all’1%. La scoperta riduce le barriere all’integrazione dei qubit quantistici nei processi di produzione del silicio esistenti, accelerando il percorso verso computer quantistici più potenti e affidabili.
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Funzionalità del metodo di comunicazione atomica
I ricercatori hanno ottenuto l’entanglement quantistico tra spin nucleari sfruttando elettroni come intermediari. Ogni atomo di fosforo fornisce uno spin nucleare isolato, che diventa un qubit stabile e duraturo. Gli elettroni, grazie alla loro estensione spaziale, mediano le interazioni tra nuclei distanti fino a 20 nanometri, permettendo comunicazioni rapide e precise. Questo approccio si dimostra particolarmente robusto contro le interferenze ambientali e consente di ottenere errori di entanglement inferiori all’1%. I ricercatori hanno inoltre mostrato che la tecnica è scalabile: catene di elettroni possono estendere le connessioni tra nuclei, creando reti quantistiche complesse compatibili con le tecnologie a silicio già in uso.
Implicazioni per i computer quantistici scalabili
Il metodo apre la strada a computer quantistici integrati direttamente nei chip di silicio, riducendo i costi di sviluppo e consentendo una fabbricazione di massa con le infrastrutture esistenti. L’integrazione dell’entanglement nucleare nei processi industriali permette di immaginare prototipi scalabili e affidabili, con applicazioni che spaziano dalle simulazioni molecolari per la scoperta di farmaci fino agli algoritmi quantistici per la logistica, l’intelligenza artificiale e la crittografia quantistica. L’approccio, compatibile con qubit elettronici e sistemi ibridi, garantisce tempi di coerenza prolungati e riduce il rischio di decoerenza, favorendo l’espansione del quantum computing verso applicazioni pratiche in settori industriali e scientifici critici.
Collaborazioni e autori dello studio
Il progetto è stato guidato dai ricercatori dell’Università del New South Wales, in collaborazione con esperti giapponesi che hanno fornito il silicio arricchito e con team australiani che hanno realizzato l’impianto degli atomi di fosforo. Lo studio rappresenta un breakthrough internazionale frutto di competenze multidisciplinari, confermato da test in laboratori avanzati e pubblicato su riviste scientifiche di prestigio. La ricerca prevede ora ulteriori collaborazioni con produttori di chip e startup quantistiche per accelerare la commercializzazione e l’integrazione industriale di questa tecnologia.
Prospettive future per la tecnologia quantistica
Secondo gli scienziati, questa innovazione potrebbe portare alla realizzazione di computer quantistici scalabili entro pochi anni, sfruttando il silicio per creare qubit più affidabili e a basso costo. Le prospettive includono la nascita di un quantum internet basato su entanglement distribuito, applicazioni in crittografia post-quantistica e simulazioni complesse per la ricerca climatica, energetica e medica. La possibilità di integrare chip quantistici con quelli classici apre scenari per sistemi ibridi ad alta efficienza, capaci di rivoluzionare il calcolo avanzato e di generare impatti significativi sull’economia globale, l’intelligenza artificiale e la ricerca scientifica.
