Quantum computer, passi avanti verso qubit più performanti

Misurate per la prima volta con i neutroni le vibrazioni che disturbano i quantum bit molecolari. E’ il risultato dello studio pubblicato su Nature Communications con il contributo del gruppo di ricerca Unifi coordinato da Roberta Sessoli.

I primi prototipi di quantum computer sono già in azione e gli sforzi dei ricercatori sono rivolti alla ricerca di nuovi e sempre più performanti dispositivi per realizzare qubit, l’unità d’informazione dei quantum computer.

Il team di ricercatori del dipartimento di Chimica, coordinato da Roberta Sessoli, ha contribuito allo studio del team internazionale guidato dal gruppo di Magnetismo Molecolare del Dipartimento di Scienze Matematiche, Fisiche ed Informatiche dell’Università di Parma che ha misurato sperimentalmente con i neutroni le distorsioni che “disturbano” lo stato quantistico dei qubit. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.

I nanomagneti molecolari – molecole che contengono ioni metallici legati a molecole organiche e che si comportano come nano-calamite – sono  candidati promettenti per implementare algoritmi di computazione quantistica: tra questi spiccano molecole contenenti ioni vanadile, che possiedono lunghi tempi di coerenza anche a temperatura ambiente.

Un fattore rilevante nella perdita di tale proprietà di un qubit molecolare è rappresentato dalla presenza di vibrazioni molecolari e cristalline indotte dalla temperatura, dette fononi, che causano distorsioni della struttura molecolare. Queste vibrazioni “disturbano” lo stato quantistico del qubit, causando la perdita dell’informazione e compromettendo il calcolo quantistico. Una parte di queste è facilmente misurabile con spettroscopie ottiche ma alla perdita di coerenza contribuiscono anche altre che per essere studiate richiedono l’uso di particelle come i neutroni (nell’immagine,  le spettroscopie ottiche con fononi possono studiare solo le vibrazioni al punto GAMMA del grafico, mentre tutte le altre necessitano dei neutroni).

Tre coautori, Alessandro Lunghi, Lorenzo Tesi e Matteo Atzori, attualmente presso centri di ricerca e università in altri paesi europei, hanno in precedenza fatto parte dell’unità di ricerca fiorentina che in questo studio si è occupata del design e della sintesi dei qubit molecolari, grazie anche al contributo del Centro interdipartimentale di cristallografia Strutturale Unifi.


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