Un nuovo design di processore quantistico, sviluppato dai ricercatori della Scuola di Ingegneria Molecolare Pritzker dell’Università di Chicago (UChicago PME), presenta un router modulare che rivoluziona la connettività dei qubit, superando i tradizionali vincoli della griglia 2D. Questo approccio innovativo mira a una computazione quantistica scalabile e tollerante agli errori, aprendo la strada alla risoluzione di problemi al di là delle capacità dei computer classici.
Il Prof. Andrew Cleland dell’UChicago PME ha sottolineato che un computer quantistico non compete direttamente con un computer classico in termini di memoria o dimensioni della CPU.
La potenza computazionale di un computer classico richiede un aumento proporzionale delle risorse, mentre per un computer quantistico basta aggiungere un qubit per raddoppiare le capacità di calcolo. I commutatori quantistici consentono di connettere e disconnettere i qubit in pochi nanosecondi, facilitando la creazione di entanglement quantistico e l’implementazione di porte quantistiche ad alta fedeltà.
Il design modulare del nuovo chip quantistico permette una scalabilità illimitata.
Poiché i router possono connettere un numero indefinito di qubit, a patto che rientrino in una determinata area. Questo approccio flessibile e modulare, simile a quello dei chip presenti nei telefoni cellulari e nei laptop, offre la possibilità di aumentare la potenza di elaborazione a seconda delle esigenze.
I computer quantistici, se sviluppati pienamente, potrebbero rivoluzionare settori cruciali come le telecomunicazioni, la sanità, l’energia pulita e la crittografia.
Tuttavia, affinché ciò avvenga, è necessario superare alcune sfide attuali legate ai design tradizionali dei processori quantistici.
Il design convenzionale dei processori quantistici presenta limitazioni legate alla disposizione dei qubit su una griglia.
Ciò limita le interazioni tra di essi, implicando che ogni qubit possa interagire al massimo con altri quattro qubit, limitando le dinamiche quantistiche implementabili e il livello di parallelismo del processore.
Per superare queste limitazioni, il team di ricerca ha rivisitato il design del processore quantistico, rendendolo modulare in modo che i diversi componenti possano essere selezionati e assemblati sulla scheda madre del processore in modo personalizzato.
Il lavoro di ricerca, intitolato “Processore Quantistico Modulare con un Router Riconfigurabile All-to-All” e pubblicato su Physical Review X, rappresenta un importante passo avanti nella computazione quantistica. Il finanziamento per lo sviluppo dei dispositivi è stato fornito dall’Ufficio di Ricerca dell’Esercito e dall’Ufficio di Ricerca Scientifica dell’Aeronautica, evidenziando l’importanza strategica di questa ricerca per il settore tecnologico e scientifico.
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