I ricercatori della Chalmers University of Technology hanno sviluppato un amplificatore intelligente per computer quantistici. Questo nuovo design consuma solo un decimo dell’energia dei migliori amplificatori attualmente disponibili.
- Computer quantistici → risolvono problemi ultra complessi.
- Hanno bisogno di amplificatori → ma generano calore che danneggia i qubit.
- Il nuovo amplificatore svedese → consuma il 90% di energia in meno.
- Si attiva solo quando necessario → meno interferenze, maggiore precisione.
- Un miglioramento fondamentale per potenziare l’informatica quantistica.
- Può accelerare i progressi nell’IA, nella sanità e nella crittografia.
Amplificatore intelligente per più qubit nei computer quantistici del futuro
I computer quantistici promettono di trasformare la scienza e la tecnologia, risolvendo problemi che gli attuali supercomputer non sono in grado di affrontare. Affinché ciò sia possibile, è essenziale leggere correttamente i dati generati dai qubit, le unità di base dell’informazione quantistica. Ma questo processo ha un nemico diretto: il calore.
La sfida del calore nel calcolo quantistico
Gli amplificatori sono necessari per leggere i segnali estremamente deboli provenienti dai qubit. Tuttavia, durante l’amplificazione, generano anche calore. Questo calore interferisce con gli stati quantistici, provocando un fenomeno chiamato decoerenza, che distrugge le informazioni. Questo è uno dei principali ostacoli all’aumento del numero di qubit e al miglioramento delle prestazioni dei computer quantistici.
Un passo avanti dalla Svezia
I ricercatori della Chalmers University of Technology (Svezia) hanno sviluppato un amplificatore intelligente che consuma solo un decimo dell’energia utilizzata dai migliori amplificatori disponibili fino ad ora. Inoltre, si attiva solo quando è realmente necessario, riducendo significativamente la generazione di calore.
Perché è importante?
- Maggiore efficienza energetica → meno calore, meno interferenze
- Attivazione a impulsi → sincronizzazione esatta con il segnale qubit
- Maggiore precisione nella lettura dei dati
- Migliore scalabilità → consente di integrare più qubit senza comprometterne la stabilità
Come funziona il nuovo amplificatore
A differenza degli amplificatori tradizionali, questo dispositivo funziona in modalità pulsata. Ciò significa che non è acceso in modo continuo, ma risponde in 35 nanosecondi quando rileva un impulso di segnale. Per ottenere questa risposta ultraveloce, gli ingegneri hanno utilizzato algoritmi di programmazione genetica, che ottimizzano l’attivazione in tempo reale.
Hanno anche sviluppato una nuova tecnica di misurazione del rumore e del guadagno dell’amplificatore in questo schema, fondamentale per verificarne l’efficienza.
Un passo decisivo verso computer quantistici più grandi
Questo sviluppo non è solo un miglioramento incrementale. È un fattore chiave per il futuro dell’informatica quantistica. Man mano che si cercherà di aumentare il numero di qubit, sarà indispensabile disporre di amplificatori che non compromettano la stabilità del sistema.
Il lavoro è stato svolto nell’ambito del Wallenberg Centre for Quantum Technology, con il sostegno di WiTECH e del programma Smarter Electronic Systems, e in collaborazione con l’azienda svedese Low Noise Factory AB.
Potenziale di questa tecnologia
L’impatto va oltre l’aspetto tecnico. Questo tipo di innovazione è fondamentale affinché i computer quantistici possano risolvere sfide globali quali:
- Ottimizzazione delle reti elettriche rinnovabili.
- Progettazione di materiali sostenibili e nuovi catalizzatori.
- Simulazione quantistica di reazioni chimiche senza emissioni.
- Riduzione del consumo energetico nei centri dati.
- Sviluppo di nuovi farmaci con meno test e meno rifiuti.
Inoltre, riducendo il consumo energetico e la necessità di sistemi di raffreddamento estremi, si minimizza l’impronta ecologica dei futuri computer quantistici.
Questo amplificatore non solo migliora la tecnologia quantistica. È un elemento chiave verso un futuro computazionale più efficiente, scalabile e rispettoso del pianeta.
