Un importante investimento di $3,2 milioni ($3,2 Euro) provenienti dal programma di finanziamento Pathfinder Open del Consiglio Europeo dell’Innovazione è stato destinato al consorzio EQUSPACE (Enabling New Quantum Frontiers with Spin Acoustics in Silicon) per garantire il futuro del calcolo quantistico in Europa. Questa iniziativa si basa sulla tecnologia fondamentale del silicio, che ha giocato un ruolo centrale nei computer tradizionali, ma ora mira a rivoluzionare le tecnologie quantistiche.
Il consorzio EQUSPACE
Il consorzio, guidato dall’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e composto da esperti di quattro partner in tre paesi dell’UE, sta sviluppando una piattaforma quantistica all’avanguardia basata sul silicio. Questa piattaforma integra competenze in qubit di spin, optomeccanica e modifiche atomiche al silicio. Sebbene attualmente il silicio non sia centrale nei modelli di calcolo quantistico mainstream, la sua importanza nell’industria dei semiconduttori offre un’opportunità unica.
Focus sui qubit di spin del donatore
EQUSPACE si concentra sui qubit di spin del donatore, che sfruttano le proprietà di spin degli atomi di impurità per elaborare informazioni quantistiche. Questi qubit offrono una notevole stabilità per le operazioni prolungate richieste nel calcolo quantistico. Tuttavia, non hanno ricevuto molta attenzione nei sistemi di calcolo quantistico commerciali a causa della mancanza di meccanismi robusti di accoppiamento e lettura, fondamentali per la scalabilità alle applicazioni pratiche.
Sfide e soluzioni
- EQUSPACE sta affrontando direttamente queste sfide sviluppando tecniche per collegare i qubit attraverso onde sonore in strutture vibranti e per leggere le computazioni elettricamente utilizzando laser e transistor a singolo elettrone.
- L’obiettivo è creare una piattaforma quantistica scalabile che gestisca efficientemente il controllo e la lettura dei qubit, garantendo interazioni spin-spin efficaci e facilitando la trasmissione senza soluzione di continuità delle informazioni quantistiche tra le unità di calcolo.
Ricerca e sviluppo
Il team di HZDR sta utilizzando il suo Istituto di Fisica dei Fasci Ionici e Ricerca sui Materiali per sviluppare metodi per la modifica atomica del silicio, cruciale per le applicazioni quantistiche. Un aspetto chiave della loro ricerca riguarda l’uso di un fascio ionico focalizzato per arricchire il silicio ultrapuro con silicio-28, un isotopo scelto per la sua mancanza di spin nucleare. Questo arricchimento mirato consente operazioni quantistiche più complesse, potenzialmente permettendo a questi sistemi quantistici di superare le capacità dei computer classici e di altri sistemi di calcolo quantistico.
Tecnologie innovative
- Il team di HZDR sta anche sviluppando tecniche per l’impianto di singoli ioni di atomi donatori, in particolare bismuto, per formare un sistema di spin a due stati essenziale per il calcolo quantistico.
- Questi atomi possono esistere negli stati “su” o “giù” o contemporaneamente a basse temperature, consentendo ai computer quantistici di condurre più calcoli contemporaneamente e aumentando significativamente la potenza di calcolo.
Stabilità e prospettive future
I qubit di spin del donatore, al centro di questo progetto, offrono maggiore stabilità contro le perturbazioni ambientali rispetto ad altri tipi di qubit, come quelli presenti nei circuiti superconduttivi. Questa stabilità è vitale per espandere il numero di qubit in un computer quantistico senza perdere coerenza o precisione computazionale.
Collaborazioni internazionali
Il professor Juha Muhonen, coordinatore del progetto EQUSPACE, sottolinea l’importanza dei contributi di HZDR, in particolare nelle aree di purificazione degli isotopi, impianto e ingegneria delle tensioni nei semiconduttori, per il successo del progetto. EQUSPACE è un progetto collaborativo che coinvolge significativi contributi da tutta Europa, con partner come l’Università di Jyväskylä, il Centro di Ricerca Tecnica VTT della Finlandia, l’Istituto NWO AMOLF nei Paesi Bassi e la start-up finlandese SemiQon Oy.
Obiettivi e impatto
Questo consorzio riflette l’impegno dell’Europa nel mantenere e far avanzare la propria posizione nella corsa quantistica globale, affrontando una forte concorrenza da parte di altri leader tecnologici come gli Stati Uniti, la Cina, il Canada e l’Australia. EQUSPACE mira a potenziare l’industria quantistica europea e a garantire che l’Europa rimanga un attore chiave nel campo in rapida evoluzione delle tecnologie quantistiche. Il progetto, previsto per iniziare il 1 febbraio 2025, fa parte del programma di finanziamento Horizon Europe, preparando il terreno per futuri progressi tecnologici in Europa.
Fonti e Riferimenti dell'Articolo:
