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May 24, 2023

Stati Uniti e Regno Unito collaborano per far avanzare la scienza dell’informazione quantistica

June 2, 2023 | Maxwell Bernstein The United

2 giugno 2023 | Maxwell Bernstein

Gli Stati Uniti e il Regno Unito condividono competenze e capacità nel fiorente campo della scienza dell’informazione quantistica oltreoceano. Questa nuova partnership tra i paesi porterà a nuovi dispositivi quantistici, approfondimenti sulle loro prestazioni, modi per sfruttare le informazioni quantistiche e scoperte nella fisica fondamentale.

La ricerca sarà condotta presso il Superconducting Quantum Materials and Systems Center, ospitato dal Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, con il National Physical Laboratory del Regno Unito e Royal Holloway, Università di Londra. Con le istituzioni aggiuntive, la collaborazione del Centro SQMS ammonta ora a 28 partner.

Da sinistra a destra: Marius Hegedus, Tobias Lindstrom e Alexander Tzalenchuk stanno fuori dalla porta del Quantum Computing Lab-3 durante la loro visita alla sede centrale di SQMS Center nel campus del Fermilab. Foto: Centro SQMS

Queste nuove aggiunte al Centro SQMS sono radicate nell’obiettivo di aumentare la cooperazione nel campo della scienza dell’informazione quantistica tra i governi degli Stati Uniti e del Regno Unito. Questi obiettivi sono stati fissati in una dichiarazione congiunta del novembre 2021 che sottolinea l’importanza di far crescere un ecosistema di partner internazionali con valori condivisi. La dichiarazione evidenzia inoltre l’impatto della tecnologia quantistica sulla sicurezza sanitaria globale, sul cambiamento climatico e sull’uso efficiente delle risorse.

"I nostri nuovi partner nel Regno Unito apportano tecniche di caratterizzazione uniche che completano i punti di forza del Centro SQMS", ha affermato Anna Grassellino, direttrice del Centro SQMS. "Questa partnership porta avanti la missione del centro di identificare e superare gli ostacoli fondamentali che interferiscono con le prestazioni dei dispositivi quantistici, trovando anche modi per utilizzare dispositivi quantistici per sfruttare le informazioni quantistiche ed eseguire esperimenti di fisica e rilevamento."

La scienza dell’informazione quantistica cerca di sfruttare il comportamento della meccanica quantistica per elaborare le informazioni in nuovi modi, sviluppare rilevatori ultrasensibili e molto altro ancora.

Nell’ambito di queste nuove partnership, i ricercatori indagheranno su quanto segue: perdite di informazioni quantistiche nei dispositivi di calcolo quantistico, nuovi sistemi basati su tecnologie quantistiche per la ricerca di nuove particelle, nuovi algoritmi quantistici e prestazioni e limiti fondamentali dei computer quantistici.

"Le aree su cui si concentra il Centro SQMS sono la costruzione di qubit superconduttori di alta qualità e la ricerca di modi in cui ciò possa espandersi sia per l'informatica quantistica che per la fisica fondamentale", ha affermato Sir Peter Knight, presidente del Programma nazionale per le tecnologie quantistiche del Regno Unito e consulente del Centro SQMS. membro di bordo.

Gli scienziati utilizzeranno i computer quantistici per manipolare i qubit – l’elemento base delle informazioni utilizzate dai computer quantistici – per eseguire calcoli che sarebbero praticamente impossibili per i computer classici una volta che le macchine saranno completamente realizzate.

"I qubit superconduttori possono essere utilizzati come motore di calcolo quantistico, ma anche nella direzione opposta per il rilevamento della materia oscura", ha affermato Knight. "La quantistica è diventata una parte importante dell'avventura scientifica a cui tutti vogliono partecipare e SQMS sarà un faro per portare a termine le attività. I ​​ricercatori di NPL e RHUL sono entusiasti di diventare partner collaborativi del Centro SQMS."

I dispositivi quantistici devono essere raffreddati per evitare che le informazioni vengano oscurate o perse dal rumore prodotto dal calore. Rendere i dispositivi ultra-freddi potrebbe portare a migliori prestazioni dei dispositivi e a nuove informazioni su come si comportano e funzionano i dispositivi quantistici.

RHUL svolge ricerche all'avanguardia nel campo quantistico e ospita il London Low Temperature Laboratory. I ricercatori della RHUL hanno esperienza nel raffreddamento di dispositivi quantistici fino alla gamma dei microkelvin, o milionesimi di gradi kelvin. Questo regime di temperatura è molto più freddo di quello in cui i ricercatori utilizzano solitamente i dispositivi, che sono nell’intervallo dei millikelvin o dei millesimi di grado kelvin.

"Ciò che il mio gruppo porta sul tavolo è l'esperienza nella fisica delle basse temperature nel regime dei microkelvin", ha affermato John Saunders, professore presso RHUL e membro del comitato consultivo del Centro SQMS. "Circa negli ultimi 10 anni abbiamo lavorato allo sviluppo di nuove piattaforme a bassa temperatura e al raffreddamento dei circuiti quantistici e dei materiali quantistici alle temperature più basse possibili. Siamo molto interessati a raffreddarli a temperature ultra-basse per vedere come si comportano", ha detto Saunders.