La scalabilità dei futuri computer quantistici dipende dalla capacità di far cooperare moduli separati come se fossero un'unica macchina. Fino ad oggi, l'entanglement distribuito — il legame quantistico tra componenti distanti — ha richiesto un controllo attivo costante e misurazioni ripetute, processi inefficienti che non garantiscono sempre il risultato sperato.

Il superamento del controllo attivo

Ricercatori dell'Institute of Science and Technology Austria (ISTA) hanno scardinato questo paradigma implementando un sistema basato su un cosiddetto "bagno quantistico". Invece di inviare singoli fotoni controllati o attendere l'emissione coordinata di particelle, il team ha creato un ambiente composto da particelle di luce correlate che sincronizzano autonomamente i qubit distanti. Questo approccio, descritto in un articolo di Physical Review X, conferma sperimentalmente una previsione teorica formulata oltre due decenni fa.

Dalla variabile continua a quella discreta

Quantum Research Diversity at ISTA – an Overview — Austria in USA — https://www.austria.org/new-austrian-quantum-content/quantum-research-diversity-at-ista-an-overview

La sfida tecnica principale risiedeva nella natura dell'entanglement. Mentre gli stati a variabile continua sono più semplici da generare, i dispositivi quantistici pratici richiedono sistemi a variabile discreta (il classico stato 0 o 1 dei qubit). Il prototipo dell'ISTA è riuscito a colmare questo divario, stabilizzando gli stati intrecciati remotamente senza l'ausilio di misurazioni esterne.

Una risorsa persistente e scalabile

Quantum Computers Just Got a Breakthrough Boost With Fiber-Optic Power — https://scitechdaily.com/quantum-computers-just-got-a-breakthrough-boost-with-fiber-optic-power/

L'aspetto più rivoluzionario riguarda la durata del legame. In un sistema tradizionale, l'entanglement è effimero e deve essere utilizzato istantaneamente. Grazie al flusso continuo di fotoni correlati, il bagno quantistico stabilizza lo stato intrecciato anche oltre la naturale "vita" dei qubit stessi.

Per verificare il successo dell'operazione, i fisici hanno utilizzato la tomografia quantistica, effettuando misurazioni estremamente rapide, tra i 20 e gli 80 nanosecondi, per catturare lo stato del sistema prima che collassasse. Sebbene l'efficienza attuale sia limitata — il metodo trasferisce circa il 10% dell'entanglement disponibile nel bagno — la dimostrazione prova che è possibile sincronizzare più qubit distanti in modo semplice e scalabile, ponendo le basi per processori quantistici tolleranti ai guasti.