Il nuovo progetto sfrutta le competenze di tutto il Canada per esplorare come i computer quantistici stabiliscono connessioni e inviano informazioni su lunghe distanze.
Fibra ottica, analizzatore di rete – foto illustrativa. Credito immagine: Ildefonso Polo tramite Unsplash, licenza gratuita
Sebbene la fisica quantistica consideri cose molto piccole, come atomi ed elettroni, può affrontare grandi domande e problemi.
E man mano che la portata della ricerca sulla tecnologia quantistica cresce, sta diventando più grande di quanto una persona, un laboratorio o persino un’università possa affrontare, secondo un ricercatore dell’Università di Alberta che guida una nuova collaborazione nazionale per portare la prossima generazione reti di computer quantistici dal laboratorio alla vita reale.
“Stiamo iniziando a entrare nel regno della necessità di lavorare insieme perché non possiamo essere esperti in tutti i diversi pezzi”, afferma Lindsay LeBlancprofessore associato in Dipartimento di Fisica E Cattedra di ricerca canadese in gas ultrafreddi per la simulazione quantistica.
LeBlanc sta guidando un progetto intitolato ARAQNE (Alliance for Research and Applications of Quantum Network Entanglement), che ha ricevuto 5 milioni di dollari di finanziamento in cinque anni attraverso una sovvenzione NSERC Alliance Consortia Quantum annunciato questa settimana.
“L’obiettivo di ciò che stiamo facendo è sviluppare tecnologie di rete quantistica: ricerca fondamentale e alcune applicazioni molto pratiche”, afferma LeBlanc.
Il nome di ARAQNE è stato ispirato dalla figura mitologica greca Aracne, una tessitrice trasformata in un ragno che tesse la tela. Il nome non potrebbe essere più appropriato: i ricercatori dietro ARAQNE stanno cercando di rispondere a domande su come i nodi di informazioni possono connettersi ed essere intrecciati insieme su lunghe distanze e su come inviare informazioni e collegare computer quantistici in modo efficace.
I computer quantistici devono essere in grado di eseguire calcoli enormi e complessi per risolvere problemi come la razionalizzazione del processo di sviluppo di nuove sostanze chimiche e farmaci. “I calcoli quantistici su scala più ampia che puoi fare, i calcoli più interessanti e utili sono possibili”, afferma LeBlanc.
Tuttavia, anche se i progressi tecnologici consentono ai ricercatori di creare processori quantistici in grado di gestire sempre più qubit (dove sono memorizzate informazioni quantistiche, simili alla cifra binaria o “bit” nel normale calcolo), questi dispositivi hanno un limite. La soluzione è scoprire come far sì che più computer elaborino i calcoli insieme, qualcosa chiamato calcolo quantistico distribuito.
“Sarà sempre difficile realizzare processori su larga scala in cui molti qubit lavorano insieme per eseguire i calcoli”, afferma LeBlanc. “Non importa quanto grandi facciamo i processori, ne vorremo sempre di più. Quindi capire come collegare questi processori insieme in modo efficiente è una pietra miliare importante nel calcolo quantistico.
Il laboratorio di LeBlanc si concentra anche sulla memoria quantistica, che è una parte essenziale della componente di comunicazione del progetto ARAQNE.
La memoria quantistica ha lo stesso scopo di un disco rigido in un normale computer, tranne che invece di memorizzare le informazioni in stati binari, on o off, memorizza le informazioni in uno stato quantico. Per interagire con successo, questi pezzi di informazione quantistica spesso devono combinarsi in momenti particolari e in modi particolari.
“Il nostro laboratorio sta lavorando allo sviluppo di memorie quantistiche che non sono solo buone in laboratorio, ma possono effettivamente essere implementate sul campo e hanno tempi di attesa sufficientemente lunghi per essere pratiche”, afferma LeBlanc.
La comunicazione quantistica consente anche reti più sicure. Come spiega LeBlanc, l’idea è “non che tu non possa hackerarlo, ma che tu sappia sempre se è stato violato”.
Attualmente, i principali consumatori di questo tipo di tecnologia sono le istituzioni finanziarie, militari e governative, a causa dell’elevato costo e della necessità di una sicurezza corazzata. Ma man mano che i ricercatori scoprono modi migliori per collegare i processori quantistici e trasmettere in modo efficiente le informazioni attraverso di essi, questi sistemi ad alta sicurezza potrebbero diventare più ampiamente accessibili.
“Alla fine, potresti avere un collegamento quantico con la tua casa. Potresti effettivamente avere un collegamento sicuro alla tua banca o alle tue informazioni sanitarie “, afferma LeBlanc. “È la capacità di avere quella sicurezza incondizionata.”
“La speranza è quella di distribuire attrezzature reali e testare effettivamente alcune di queste cose in città o su distanze ancora più lunghe”, aggiunge.
È qui che entrano in gioco i partner del settore. Uno dei partner di ARAQNE è TELUS, che sta aiutando i ricercatori a portare la scienza dal laboratorio al mondo reale delle telecomunicazioni.
“Sono interessati alle comunicazioni quantistiche e parte del loro contributo è darci effettivamente il tempo su fibra reale per provare queste cose in circostanze reali”.
Altri partner includono la città di Calgary e due piccole startup nello spazio quantistico. I collaboratori di ricerca di LeBlanc sulla borsa di studio sono professore di fisica Giovanni Davis insieme a ricercatori dell’Università di Calgary, dell’Università di Ottawa, della Simon Fraser University, dell’Università di Toronto e dell’Università di Waterloo.
Il governo federale ha investito più di 1 miliardo di dollari nella ricerca e nella scienza quantistica dal 2009 e, nel Bilancio 2021, ha impegnato 360 milioni di dollari per sostenere il Strategia quantistica nazionale.
Collaborazioni come ARAQNE che coinvolgono più università sono fondamentali per sfruttare i punti di forza del Canada nella ricerca quantistica e far avanzare il campo oltre ciò che le istituzioni potrebbero ottenere da sole, afferma LeBlanc.
“Questi fondi più grandi servono a riunire le persone per fare cose più grandi”.
Fonte: Università dell’Alberta
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
