L’era dell’informazione quantistica è ormai alle porte!
Martedì 25 maggio ha avuto luogo il seminario The Germanium Quantum Information Route tenuto dal professor Giordano Scappucci, in cui si è parlato del futuro delle tecnologie quantistiche e delle ultime linee di ricerca riguardanti i materiali adatti alla realizzazione di computer quantistici.
Durante il webinar sono state fornite alcune nozioni di base per la comprensione del funzionamento dei dispositivi quantistici, evidenziandone le differenze rispetto alle tecnologie classiche e i vantaggi nella risoluzione di specifici problemi complessi.
Il professor Scappucci ha infatti chiarito il significato del qubit, l’unità fondamentale dell’informazione quantistica: si tratta della sovrapposizione di due stati quantistici, che nel caso di un elettrone corrispondono alla condizione di spin up o spin down. Conseguenza di tale sovrapposizione è il numero esponenziale di informazioni che possono essere memorizzate da una quantità limitata di qubit, ottenendo così una capacità di elaborazione di molto maggiore rispetto a quella associata a computer classici. Tuttavia, è noto che per eseguire calcoli quantistici complessi sono necessari milioni di qubit, organizzati in sistemi quantistici difficili da progettare, costruire e far funzionare.
Entrando più nel merito dei materiali nanostrutturati, il nostro oratore ha poi esposto il funzionamento dei semiconductor quantum dots, sistemi molto simili a transistor costituiti da buche di potenziale all’interno delle quali possono essere isolate singole cariche, i cui stati energetici associati a spin up e spin down sono separati da un gap energetico dell’ordine delle microonde. È stata recentemente proposta l’idea di combinare matrici di qubit con elementi di elettronica classica, ottenendo così dei circuiti integrati quantistici.
Nella seconda parte del seminario è stata invece approfondita una linea di ricerca portata avanti dallo Scappucci Lab, riguardante l’utilizzo di eterostrutture planari a base di germanio per il confinamento di quantum dots. Il professore ha spiegato come, grazie ad una leggera compressione del reticolo cristallino di un sottile strato di germanio, depositato tra due stati di una lega di silicio-germanio, sia possibile modificare drasticamente le proprietà di questo materiale, rendendolo particolarmente adatto alla produzione di qubit. A tal riguardo sono stati illustrati i risultati sperimentali più significativi, tra cui l’ultimo importante risultato raggiunto nei laboratori del QuTech: un transistor quantistico a quattro qubit.
Nel finale, in sede di discussione con i partecipanti al seminario, è stato evidenziato il fatto che, sebbene i risultati ad oggi ottenuti non permettano l’utilizzo di computer quantistici per la soluzione di problemi reali, i recenti successi nello sviluppo di materiali quantistici, ottenuti anche dal gruppo di ricerca guidato dal professore, fanno sperare in un rapido avanzamento nello sviluppo di tali dispositivi.
Ringraziamo vivamente tutti i Soci presenti e il professor Scappucci per lo stimolante seminario, auspicando future collaborazioni. La CT Elettronica e Informatica tornerà a settembre con nuove proposte!
