Rivoluzione nell'informatica quantistica: i ricercatori tedeschi sviluppano modulatori di luce!

Rivoluzione nell'informatica quantistica: i ricercatori tedeschi sviluppano modulatori di luce!

Il mondo delle tecnologie di calcolo quantistico sta ricevendo nuovo slancio attraverso progetti di ricerca innovativi implementati in varie istituzioni rinomate. Attualmente è particolarmente in evidenza il progetto di Xinyu Ma dell’Università di Heidelberg, che riguarda lo sviluppo di modulatori optoelettronici ad alta velocità per il calcolo quantistico utilizzando la luce ultravioletta (UV). La luce UV, nota per la sua elevata energia a lunghezze d’onda corte, svolge un ruolo cruciale nell’interazione con atomi e ioni chiamati qubit, che sono essenziali per il funzionamento dei computer quantistici. La Commissione Europea ha approvato un finanziamento di circa 218.000 euro per il progetto “Modulatori elettro-ottici ultravioletti integrati ad alta velocità” (HEIVOM) per sostenere lo sviluppo portato avanti dal gruppo di ricerca del Prof. Pernice. La realizzazione di questo progetto è guidata dall’esigenza fondamentale di sviluppare modulatori che permettano di controllare la luce in modo efficiente, un ambito tecnologico finora considerato inadeguato uni-heidelberg.de riportato.

Xinyu Ma, che ha conseguito il dottorato presso l’Università Tsinghua in Cina nel 2023, prevede di sviluppare circuiti optoelettronici innovativi, processi di nanoproduzione e processi di nanostampa 3D nella sua ricerca. Queste tecnologie potrebbero non solo aumentare l’efficienza, ma anche creare nuove possibilità per la produzione e il controllo della luce, il che è essenziale per l’ulteriore sviluppo dell’informatica quantistica.

Sfide tecnologiche nell'informatica quantistica

L'implementazione di computer quantistici basati su qubit atomici carichi o neutri è fondamentale per sfruttare i loro vantaggi, tra cui l'elevata qualità dei qubit, tempi di coerenza e qualità di gate eccellenti. Il controllo preciso dei raggi laser focalizzati rappresenta una delle sfide più grandi. Questo processo richiede dispositivi specifici per la generazione di raggi laser focalizzati, inclusi sistemi laser e componenti che consentano una modulazione rapida, scalabile e programmabile dell'intensità o della fase della luce. Ha questi dettagli ipms.fraunhofer.de tenuto.

Un elemento interessante in questo sviluppo sono i modulatori spaziali di luce (SLM), che vengono utilizzati per la modulazione programmabile e aiutano a realizzare processi efficienti nell’informatica quantistica. In particolare, il progetto SMAQ presso Fraunhofer IPMS si concentra sullo sviluppo di MEMS SLM a specchio dissipatore a sfasamento e diffrazione per computer quantistici ad atomi neutri. Questa tecnologia offre vantaggi significativi rispetto ai tradizionali modulatori basati su cristalli liquidi, come l’accesso alla gamma spettrale dell’ultravioletto e la capacità di assemblare registri di qubit atomici in modo più denso, con conseguente minimizzazione della diafonia tra i pixel del modulatore.

Evoluzione del mercato e prospettive future

La domanda di calcolo quantistico è in aumento. Morgan Stanley prevede che il mercato dei computer quantistici di fascia alta crescerà fino a 10 miliardi di dollari all’anno entro il 2025. Tra le aziende che lavorano attivamente allo sviluppo di computer quantistici figurano grandi nomi come IBM, Google e Alibaba, insieme a start-up innovative come Novarion e Rigetti. La varietà di computer quantistici può essere suddivisa in due tipologie principali: computer quantistici generici, che possono eseguire tutti i tipi di operazioni di calcolo, e ricottori quantistici, che sono più semplici nella struttura ed eseguono compiti specializzati. Ad esempio, la VW utilizza dal 2017 un ricottotore quantistico di D-Wave per ottimizzare i flussi di traffico, mentre la BMW sta studiando l’ottimizzazione dei robot di produzione con computer quantistici, come fraunhofer.de riportato.

Gli sviluppi nella tecnologia dell’informatica quantistica stanno portando a nuovi modi per risolvere problemi complessi che pongono enormi sfide ai computer tradizionali. Un esempio interessante è la capacità di decomporre in modo efficiente piccoli numeri primi, che potrebbe avere implicazioni significative per i crittosistemi esistenti. Date le enormi sfide che esistono nel funzionamento dei computer quantistici – come la necessità di temperature estremamente basse e schermatura elettromagnetica – l’integrazione del calcolo quantistico nelle infrastrutture esistenti rimane una delle sfide chiave per il futuro.