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Il 14 agosto 2025 rappresenta una data storica nel calendario delle tecnologie quantistiche. In questa giornata memorabile, i ricercatori dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina hanno annunciato una conquista straordinaria: la creazione del più grande array atomico mai realizzato per i computer quantistici, composto da ben 2024 atomi di rubidio. Questo traguardo non segna solo un significativo balzo in avanti nel campo della fisica quantistica, ma anche una pietra miliare che traccia il cammino per gli sviluppi futuri dei computer quantistici.
La ricerca, accuratamente documentata sulle pagine della Physical Review Letters, ha catturato l'attenzione della comunità scientifica internazionale, ricevendo un ampio riconoscimento per il suo contributo all'interno del settore della fisica atomica. Il gruppo di ricerca ha adottato un approccio rivoluzionario, che integra l'intelligenza artificiale con innovativi strumenti noti come pinzette ottiche, riuscendo così a creare un sistema atomico di dimensioni mai raggiunte prima. Il team è stato in grado di assemblare un array atomico dieci volte più grande rispetto al passato.
Una delle dimostrazioni più intriganti del loro successo è l'illustrazione dell'esperimento mentale conosciuto come il gatto di Schrödinger, realizzata con ben 550 atomi di rubidio. Questa creazione non solo testimonia la capacità scientifica di questi ricercatori, ma sottolinea anche l'interessante connubio tra scienza e arte visiva.
Nel contesto dei computer quantistici, ogni singolo atomo di questa imponente matrice funge da qubit, l'unità fondamentale del calcolo in questi sistemi avanzati. L'opera dei fisici dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina si inserisce in un quadro di ricerca più ampio che predilige l'uso degli atomi ultracold rispetto ad altre metodologie, come i circuiti superconduttori o i modelli basati su ioni. L'approccio sfrutta la stabilità e la facilità di controllo che gli atomi neutri ultracold offrono, qualità essenziali nell'espansione delle capacità dei computer quantistici.
Uno degli ostacoli principali nel campo della tecnologia quantistica è stato, fino a poco tempo fa, la velocità nel posizionamento degli atomi utilizzando il laser. Tuttavia, grazie alla collaborazione con il Laboratorio di Intelligenza Artificiale di Shanghai, è stato sviluppato un nuovo sistema che sfrutta un modulo spaziale di luce ad alta velocità, permettendo di manipolare simultaneamente gli atomi e completare un array perfetto da 2024 atomi in soli 60 microsecondi. Tale progresso consente un rapido riordinamento, indipendentemente dalla dimensione dell'array stesso.
I raggiungimenti in laboratorio sono impressionanti: le operazioni sui singoli qubit hanno raggiunto un'accuratezza del 99,97%. Anche per le operazioni sulle coppie di qubit la precisione è stata notevole, attestandosi al 99,5%, mentre lo stato dei qubit è stato determinato con una precisione del 99,92%. Questi risultati si allineano ai migliori livelli di performance mondiali attualmente conosciuti.
Nonostante questi traguardi, le attuali tecnologie presentano ancora limitazioni intrinseche. Nei sistemi configurati in 3D, gli atomi possono muoversi solo in un singolo strato e il numero di atomi è vincolato dalla potenza e precisione dei laser disponibili. Affinché i computer quantistici diventino scalabili e praticabili, saranno necessari ulteriori progressi tecnologici.
Il team cinese sta già guardando avanti, esplorando lo sviluppo di laser più potenti e modulatori di luce ad alta precisione. La capacità di organizzare migliaia di atomi in configurazioni prevedibili apparirà essenziale per la costruzione di computer quantistici affidabili in un futuro non troppo lontano. Questo avanzamento non solo sottolinea la leadership della Cina nel settore delle tecnologie quantistiche, ma apre anche nuovi orizzonti per ricerche future, guidate dall'obiettivo di rendere il calcolo quantistico una realtà quotidiana e pratica.
