Un team di ricercatori del Chalmers University of Technology in Svezia ha sviluppato un amplificatore quantistico a bassa rumorosità, destinato a risolvere uno degli ostacoli chiave nella scalabilità dei computer quantistici basati su qubit superconduttori. Questo dispositivo innovativo promette di aumentare significativamente il numero di qubit gestibili in sistemi quantistici complessi, avvicinando la possibilità di costruire quantum processor più potenti, affidabili e stabili per applicazioni scientifiche e industriali.
Limiti attuali e ruolo critico degli amplificatori nel quantum computing
Nei sistemi quantistici attuali, la lettura dei qubit richiede la rilevazione di segnali estremamente deboli, spesso al limite della rumorosità quantistica e termica. Gli amplificatori convenzionali aggiungono inevitabilmente rumore elettronico, limitando sia la precisione delle misure sia il numero di canali (qubit) che possono essere letti contemporaneamente senza interferenze. Il nuovo amplificatore a bassa rumorosità, sviluppato da Chalmers MC2, è progettato per operare vicino al limite quantistico di rumore aggiuntivo, migliorando drasticamente la fedeltà nella lettura e la discriminazione degli stati dei qubit.
Il dispositivo si basa su tecnologie avanzate di superconduttività e microfabbricazione, con un’architettura scalabile pensata per essere integrata direttamente nei rack di computer quantistici. Il design consente di amplificare i segnali senza degradare la coerenza quantistica, risolvendo un problema storico che ha sempre rallentato la crescita del numero di qubit collegabili a un unico processore.
Impatto pratico e prospettive per la scalabilità
Il nuovo amplificatore quantistico apre la strada a processori con centinaia o migliaia di qubit leggibili in parallelo, senza compromettere stabilità e affidabilità. Questo progresso permette di immaginare quantum computer più compatti, meno sensibili al rumore esterno e con costi di infrastruttura ridotti rispetto alle soluzioni precedenti. Gli sviluppatori sottolineano come il dispositivo sia compatibile con i principali standard di controllo e lettura usati nei laboratori di fisica quantistica, favorendo l’adozione rapida sia in ambito accademico sia industriale.
L’amplificatore verrà testato in collaborazione con altri centri di ricerca europei e in progetti di quantum computing applicato. Le ricadute possono riguardare non solo la simulazione di materiali avanzati e algoritmi quantistici per la chimica e la crittografia, ma anche lo sviluppo di sensori quantistici ultra-sensibili per imaging, metrologia e diagnostica scientifica.
