Costruire un computer quantistico è un’operazione difficilissima a causa della fragilità strutturale dei qubit, gli elementi logici di queste strutture che rappresentano informazioni quantistiche stesse. In un computer quantistico il funzionamento dipende da quanto tempo può funzionare il qubit prima che si sovrapponga, momento in cui le informazioni quantistiche vanno perse. I qubit, infatti, possono avere quella strana capacità, di cui si è ripetuto più volte, di trovarsi “soprapposti” trasportando due stati simultaneamente. Ecco perché il calcolo parallelo quantistico è di gran lunga superiore a quello classico.
Tra i tanti fattori che potrebbero destabilizzare i qubit, e dunque rendere inutili i computer quantistici più potenti, ci sono anche le radiazioni cosmiche, quelle provenienti dalla radiazione di fondo, la reazione di basso livello che praticamente esiste da quando esiste il cosmo e che è sostanzialmente ovunque.
Questa radiazione èdebolissima, perlopiù innocua, trasportata dai raggi cosmici in arrivo dallo spazio, potrebbe infatti causare la decoerenza dei sistemi quantistici più avanzati (la “decoerenza” è quella condizione di instabilità di cui parlavamo poc’anzi).
Secondo i ricercatori del MIT, del MIT Lincoln Laboratory e del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) queste radiazioni cosmiche, benché debolissime, sono sufficienti per destabilizzare i qubit e il loro effetto, se non si troverà una soluzione per attenuarlo, andrà poi a limitare le prestazioni dei qubit “a pochi millisecondi”.
Con la velocità con la quale gli stessi scienziati stanno migliorando i computer quantistici, si potrebbe arrivare a questo limite, procurato dalle radiazioni cosmiche, già in pochi anni.
Attualmente gli stessi ricercatori non vedono soluzione se non quello di costruire i computer sotto terra, cosa che limiterebbe moltissimo il loro utilizzo, oppure progettare dei qubit tolleranti alle radiazioni cosmiche cosa che al momento appare un po’fantascientifica anche perché, sostanzialmente, nessuno ci aveva mai pensato prima.
William Oliver paragona i meccanismi di decoerenza alle sfoglie di una cipolla: più passano gli anni, più si scoprono “ostacoli” di natura varia che possono destabilizzare un computer quantistico. Gli scienziati stanno facendo una fatica enorme per trovare soluzioni e spesso ci riescono ma questa volta sembra proprio che ci si dovrà sforzare tantissimo, come lascia intendere lo stesso Oliver.
Approfondimenti
- Cosmic rays may soon stymie quantum computing | MIT News | Massachusetts Institute of Technology (IA)
- Impatto delle radiazioni ionizzanti sulla coerenza dei qubit superconduttori | Nature (IA) (DOI: 10.1038/s41586-020-2619-8)
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