L’evoluzione dell’hardware quantistico
L’hardware quantistico sta uscendo dalla fase di prova del concetto, ma i colli di bottiglia ingegneristici significano che sistemi pratici e su larga scala rimangono a decenni di distanza.
Fase di sviluppo cruciale
La tecnologia quantistica è entrata in una fase di sviluppo cruciale, simile all’era iniziale dei transistor, secondo un’analisi congiunta di ricercatori di diverse istituzioni. Gli scienziati dell’Università di Chicago, del MIT, di Stanford, dell’Università di Innsbruck e dell’Università Tecnica di Delft hanno valutato sei piattaforme di hardware quantistico leader nello studio, tra cui:
- qubit superconduttori
- ioni intrappolati
- atomi neutri
- difetti di spin
- punti quantistici semiconduttori
- qubit fotonici
Progressi e sfide
La revisione ha documentato i progressi dagli esperimenti di prova del concetto a sistemi in fase iniziale, con potenziali applicazioni in informatica, comunicazione, rilevamento e simulazione. Tuttavia, applicazioni su larga scala, come simulazioni complesse di chimica quantistica, richiedono milioni di qubit fisici e tassi di errore ben oltre le capacità attuali.
“Le principali sfide ingegneristiche includono la scienza dei materiali, la fabbricazione per dispositivi di produzione di massa, il cablaggio e la consegna dei segnali, la gestione della temperatura e il controllo automatizzato del sistema.”
Paralleli storici e livelli di prontezza
I ricercatori hanno tracciato paralleli con il problema della “tirannia dei numeri” degli anni ’60, affrontato nell’informatica iniziale, notando la necessità di strategie di ingegneria coordinate e di progettazione a livello di sistema. I livelli di prontezza tecnologica variano tra le piattaforme, con:
- qubit superconduttori che mostrano la massima prontezza per l’informatica
- atomi neutri per la simulazione
- qubit fotonici per il networking
- difetti di spin per il rilevamento
I livelli di prontezza attuali indicano dimostrazioni a livello di sistema in fase iniziale piuttosto che tecnologia completamente matura. I progressi probabilmente rispecchieranno la traiettoria storica dell’elettronica classica, richiedendo decenni di innovazione incrementale e conoscenza scientifica condivisa prima che sistemi pratici su scala utilitaria diventino fattibili.
