Il calcolo quantistico è uno degli strumenti più potenti a disposizione della società, con il potenziale per risolvere molti dei problemi estremamente complessi che i computer classici non sono in grado di gestire. Tuttavia, per ottenere i computer quantistici più potenti , è necessario un aumento dell’efficienza.
I fisici quantistici dell’Università del Sussex stanno affrontando questo problema di efficienza. Hanno creato un nuovo algoritmo che può aumentare la velocità del tasso di calcoli nei computer quantistici attualmente in fase di sviluppo. L’algoritmo fornisce un nuovo modo per instradare gli ioni attorno al computer quantistico, il che aumenta l’efficienza dei calcoli.
L ‘”algoritmo di routing” è stato descritto in dettaglio nel documento di ricerca intitolato ” Efficient Qubit Routing for a Globally Connected Trapped Ion Quantum Computer “, pubblicato sulla rivista Advanced Quantum Technologies.
Il team era guidato dal professor Winfried Hensinger e comprendeva Mark Webber, il dottor Steven Haerbert e il dottor Sebastian Weidt.
Hensinger e Webber hanno recentemente lanciato la loro azienda, Universal Quantum. Mira a costruire il primo computer quantistico su larga scala e vari investitori tecnologici di alto livello hanno espresso interesse .
Algoritmo di routing
L’algoritmo di routing funziona regolando il traffico in un computer quantistico, rendendo possibile il trasporto fisico dei quibit su lunghe distanze. Ciò consente ai quibit di interagire con gli altri ei dati sono in grado di muoversi in modo efficiente all’interno del computer quantistico senza inceppamenti.
Uno degli aspetti fondamentali dei computer quantistici sono i bit quantistici, o quibit, che vengono utilizzati per elaborare le informazioni. Il team ha prima analizzato un computer quantistico “ione intrappolato”, costituito da microchip di silicio con atomi carichi. Questi atomi carichi, o ioni, levitano sopra la superficie del microchip e vengono utilizzati per memorizzare i dati. Ogni ione è in grado di contenere un bit quantistico di informazione.
Per eseguire calcoli su questo tipo di computer quantistico, gli ioni devono essere spostati. La potenza del computer quantistico dipende dalla velocità e dall’efficienza con cui ciò può accadere.
Superconduttore vs ione intrappolato
Esistono due dispositivi principali che vengono utilizzati nel campo del calcolo quantistico: dispositivi superconduttori e dispositivi a ioni intrappolati.
I dispositivi superconduttori sono utilizzati da alcune delle grandi aziende come IBM e Google, mentre i dispositivi a ioni intrappolati sono utilizzati dal team dell’Università del Sussex e da altre società.
I computer quantistici superconduttori si basano su quibit stazionari e il più delle volte questi possono interagire solo con quibit che si trovano uno accanto all’altro. Affinché i calcoli avvengano tra quibit che non sono direttamente uno accanto all’altro, è necessaria la comunicazione attraverso una catena di quibit adiacenti.
Man mano che le informazioni si spostano da un qubit all’altro e così via, diventano più corrotte quanto più lunga è la catena. Per questo motivo, i computer quantistici superconduttori sono visti dal team come dotati di una potenza di calcolo limitata.
A causa di queste limitazioni, il team ha deciso di sviluppare un nuovo algoritmo di routing per l’architettura degli ioni intrappolati. L’attuale metodo per misurare la potenza di calcolo dei computer quantistici a breve termine è il “Quantum Volume”, che il team è stato in grado di utilizzare per confrontare il loro modello con quelli superconduttori.
Il team ha scoperto che il loro modello di ioni intrappolati era più coerente e funzionava meglio di quello del qubit superconduttore, e ciò era dovuto al loro algoritmo che permetteva ai quibit di interagire direttamente con più quibit. Questo metodo si traduce in una maggiore potenza di calcolo prevista.
“Ora possiamo prevedere la potenza di calcolo dei computer quantistici che stiamo costruendo. Il nostro studio ha indicato un vantaggio fondamentale per i dispositivi a ioni intrappolati e il nuovo algoritmo di routing ci consentirà di massimizzare le prestazioni dei primi computer quantistici “, ha affermato Webber.
Secondo Hensinger, “In effetti, questo lavoro è un altro trampolino di lancio verso la costruzione di computer quantistici pratici in grado di risolvere i problemi del mondo reale”.
