Stampa 3d e abilitazione del calcolo quantistico scalabile

UC Riverside (UCR) è destinato a guidare un progetto incentrato sull’abilitazione del calcolo quantistico scalabile dopo aver vinto un premio di ricerca e formazione collaborativa Multicampus-National Lab da 3,75 milioni di dollari.

Lo sforzo collaborativo vedrà i contributi di UC Berkeley , UCLA e UC Santa Barbara , con UCR che funge da coordinatore del progetto.

L’informatica quantistica è attualmente agli inizi, ma dovrebbe estendersi ben oltre le capacità dell’informatica convenzionale nei prossimi anni. Compiti intensivi come la modellazione di processi complessi, la ricerca di grandi numeri primi e la progettazione di nuovi composti chimici per uso medico sono i risultati che i computer quantistici dovrebbero eccellere.

Le informazioni quantistiche sono memorizzate su computer quantistici sotto forma di bit quantici o qubit. Ciò significa che i sistemi quantistici possono esistere contemporaneamente in due stati diversi rispetto ai sistemi di calcolo convenzionali che esistono solo in uno stato alla volta. I computer quantistici attuali sono limitati nei loro qubit, quindi, affinché il calcolo quantico possa realizzare il suo vero potenziale, i nuovi sistemi dovranno essere scalabili e includere molti più qubit.

“L’obiettivo di questo progetto di collaborazione è quello di stabilire una nuova piattaforma per l’informatica quantistica che sia veramente scalabile fino a molti qubit”, ha affermato Boerge Hemmerling, assistente professore di fisica e astronomia presso UC Riverside e principale investigatore principale del triennio progetto. “L’attuale tecnologia di calcolo quantistico è ben lontana dal controllo sperimentale del gran numero di qubit richiesti per il calcolo a tolleranza d’errore. Ciò è in netto contrasto con quanto è stato realizzato nei chip di computer convenzionali nell’informatica classica “.

Microstrutture a trappola ionica stampate in 3D

Il team di ricerca utilizzerà la tecnologia di stampa 3D avanzata, disponibile presso il Lawrence Livermore National Laboratory , per fabbricare trappole ioniche per microstruttura per i nuovi computer quantistici. Gli ioni vengono utilizzati per memorizzare qubit e le informazioni quantistiche vengono trasferite quando questi ioni si muovono nelle loro trappole. Secondo l’UCR, gli ioni intrappolati hanno il miglior potenziale per realizzare calcoli quantistici scalabili.

Accanto a UCR, UC Berkeley consentirà porte quantistiche ad alta fedeltà con le trappole ioniche. L’UCLA integrerà le fibre ottiche con le trappole ioniche, l’UC Santa Barbara sottoporrà le trappole a prove in ambienti criogenici e dimostrerà lo spostamento delle stringhe ioniche mentre il Lawrence Berkeley National Laboratory verrà utilizzato per caratterizzare e sviluppare nuovi materiali. Il coordinatore del progetto, UCR, svilupperà schemi di raffreddamento semplificati e ricercerà la possibilità di intrappolare gli elettroni con le trappole.

“Abbiamo un’opportunità unica qui di unirci a vari gruppi all’interno del sistema UC e unire le loro competenze per fare qualcosa di più grande di quello che un singolo gruppo potrebbe raggiungere”, ha affermato Hemmerling. “Prevediamo che le trappole ioniche stampate in 3D per microstruttura supereranno le trappole ioniche utilizzate fino ad oggi in termini di tempo di conservazione degli ioni e capacità di conservare e manipolare le informazioni quantistiche.”

Aggiunge: “Soprattutto, le nostre strutture previste saranno scalabili in quanto prevediamo di costruire array di trappole interconnesse, in modo simile alla progettazione di chip di computer convenzionale di grande successo. Speriamo di creare queste nuove trappole stampate in 3D come uno strumento di laboratorio standard per il calcolo quantistico con importanti miglioramenti rispetto alla tecnologia attualmente utilizzata. “

Le osservazioni conclusive di Hemmerling spiegano che molti approcci di calcolo quantico, sebbene molto promettenti, non sono riusciti a fornire una piattaforma scalabile utile per l’elaborazione di compiti complessi. Se deve essere costruita una macchina applicabile, è necessario prendere in considerazione nuove rotte, a partire dal progetto di elaborazione scalabile di UCR.

I primi lavori sulla tecnologia quantistica che coinvolgono la stampa 3D hanno spianato la strada al futuro progetto di UCR. Quando raffreddato a quasi 0 K, le caratteristiche quantistiche delle particelle atomiche iniziano a diventare evidenti. Proprio l’anno scorso, la società di ricerca e sviluppo della produzione additiva Aggiunta di Scientific 3D ha stampato la prima camera a vuoto in grado di intrappolare nuvole di atomi freddi . Altrove, il produttore di sistemi AM a due fotoni Nanoscribe ha introdotto una nuova macchina, la Quantum X, con capacità di micro-ottica . La società si aspetta che il suo sistema sia utile per far avanzare la tecnologia quantistica a livello industriale.

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