Un gatto quantistico con sette vite potrebbe essere la chiave per ridurre gli errori nei computer quantistici, una delle sfide più grandi nel settore. Un gruppo di scienziati dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW), guidato dall’italiano Andrea Morello, ha realizzato un chip innovativo in grado di individuare e correggere gli errori prima che compromettano i calcoli quantistici. L’idea, pubblicata sulla rivista Nature Physics, si ispira all’iconico esperimento del gatto di Schrödinger e introduce un nuovo approccio al problema della fragilità dell’informazione quantistica.
Il gatto di Schrödinger e l’ispirazione quantistica
L’esperimento del gatto di Schrödinger, concepito dal fisico Erwin Schrödinger, descrive una situazione in cui un gatto chiuso in una scatola con una sostanza radioattiva è simultaneamente vivo e morto, finché non viene osservato. Il concetto illustra una delle peculiarità più affascinanti della meccanica quantistica, ossia la sovrapposizione degli stati.
Nel caso dello studio australiano, il “gatto” non è un animale, ma un atomo di antimonio, il cui spin elettronico può assumere otto direzioni diverse, anziché le classiche due (up e down) dei qubit tradizionali. Come spiega Xi Yu, primo autore della ricerca, questo significa che per trasformare uno 0 in un 1 sono necessari sette errori consecutivi, invece di un solo errore immediato, come avviene nei sistemi attuali.
Perché l’atomo di antimonio è una svolta per i computer quantistici
Nei computer quantistici, i dati vengono elaborati attraverso i qubit, unità di informazione che sfruttano le proprietà della meccanica quantistica. Tuttavia, questi qubit sono estremamente sensibili alle interferenze esterne, il che li rende soggetti a errori.
Nel modello tradizionale, se un qubit cambia stato accidentalmente, il sistema perde l’informazione, compromettendo il calcolo. Con l’introduzione dell’atomo di antimonio, invece, il problema viene drasticamente ridotto. Poiché questo elemento possiede otto possibili stati di spin, gli scienziati lo hanno paragonato a un gatto con sette vite: gli errori non compromettono immediatamente l’informazione, ma devono accumularsi più volte prima di causare danni significativi.
Un chip quantistico su silicio: il futuro dell’informatica
Per trasformare questa scoperta in un’innovazione tecnologica concreta, il team ha integrato l’atomo di antimonio in un chip di silicio, simile a quelli utilizzati nei computer e negli smartphone, ma modificato per permettere l’accesso allo stato quantico del singolo atomo.
Il chip è stato realizzato dal gruppo di Danielle Holmes presso l’UNSW, mentre l’atomo di antimonio è stato inserito con la collaborazione dell’Università di Melbourne. Questo approccio apre la strada a nuovi modelli di calcolo quantistico in cui gli errori possono essere rilevati e corretti tempestivamente, prima che compromettano l’intero sistema.
Andrea Morello sottolinea l’importanza di questa innovazione con un’analogia affascinante:
“Se il nostro gatto quantistico subisce un graffio, non è morto, ma sappiamo che qualcosa è andato storto. Possiamo intervenire per capire cosa sia successo e correggere il problema, evitando che peggiori.”
Quali sono le implicazioni per il futuro?
L’uso dell’atomo di antimonio nei processori quantistici potrebbe rappresentare una svolta cruciale per rendere i computer quantistici più stabili ed efficienti. Attualmente, il principale ostacolo alla diffusione di questa tecnologia è la difficoltà di gestire gli errori, che rendono i calcoli instabili. Se l’approccio sviluppato dal team australiano si dimostrerà scalabile e applicabile su larga scala, potrebbe accelerare notevolmente lo sviluppo di computer quantistici affidabili, aprendo la strada a nuove applicazioni in crittografia, intelligenza artificiale e simulazioni scientifiche.
