NVision presenta il qubit molecolare: la nuova frontiera per i computer quantistici entro il 2030

L'azienda tedesca NVision ha presentato una nuova architettura per i computer quantistici basata sul qubit molecolare. A differenza dei sistemi tradizionali che utilizzano singoli atomi, questa tecnologia impiega lo spin elettronico di una singola molecola organica come vettore di informazioni quantistiche. Secondo gli sviluppatori, l'introduzione di questo approccio nel settore del calcolo potrebbe avere un impatto paragonabile a quello del passaggio alla tecnologia OLED nel mercato dei display, rendendo le piattaforme quantistiche potenti, rapide e accessibili.

La ricerca si concentra su sistemi quantistici in cui i singoli qubit si scambiano dati attraverso i fotoni. Il team di ricercatori è riuscito a dimostrare il controllo individuale dello spin di una molecola e la sua lettura ottica, confermando la validità del concetto a livello sperimentale. L'obiettivo dichiarato da NVision è quello di integrare questa tecnologia all'interno dei centri di elaborazione dati entro il 2030.

Il cuore della scoperta è il carbene, un composto organico caratterizzato da un atomo di carbonio con due elettroni spaiati. Per garantire la stabilità della molecola, i ricercatori l'hanno inserita in una matrice cristallina composta da un materiale organico dalla struttura affine. I test sono stati condotti a una temperatura di 4,5 gradi Kelvin, circa -268,7 gradi centigradi, eccitando la molecola tramite un laser e registrando i fotoni emessi. Le misurazioni hanno mostrato una larghezza di linea ottica di 38 MHz e una frequenza centrale stabile per oltre un'ora con uno scostamento di circa 2,4-2,6 MHz. Il controllo dello spin elettronico, effettuato mediante impulsi a microonde, ha permesso di raggiungere un tempo di coerenza di 2,2 millisecondi.

Per la fase successiva del progetto, NVision ha stretto una collaborazione con la società statunitense HyperLight, specializzata in fotonica basata sul niobato di litio a film sottile. L'integrazione dei qubit molecolari con i circuiti integrati fotonici rappresenta il passaggio chiave per la gestione della luce direttamente sul chip. Il materiale molecolare può essere applicato in uno strato sottile sopra i chip fotonici. L'architettura proposta è progettata per tollerare una perdita di fotoni fino al 70%, un valore che permetterebbe l'utilizzo della fotonica al silicio standard. Questo dettaglio tecnico è rilevante per l'industria, poiché consentirebbe di avviare la produzione di chip per computer quantistici nelle fabbriche attuali senza dover modificare le linee di produzione esistenti.

Rispetto ai qubit criogenici o agli atomi freddi, la tecnologia molecolare offre diversi vantaggi pratici. Essa consente infatti di creare array di qubit distanziati che non interferiscono tra loro, facilitando la regolazione degli stati quantistici per ogni singola molecola. La semplicità di applicazione delle pellicole organiche sui circuiti fotonici e la compatibilità con le infrastrutture industriali già operative rendono questo approccio una delle strade percorribili per lo sviluppo del settore.

Il cronoprogramma di NVision prevede ora la scalabilità del sistema fino a raggiungere i 1.000 qubit fisici. Il traguardo finale indicato dall'azienda resta la transizione verso 1.000 qubit logici tolleranti ai guasti entro l'anno 2030, una soglia considerata necessaria per l'impiego operativo della tecnologia su larga scala.