Els investigadors han escrit codi quàntic en un xip de silici

Per primera vegada, els enginyers australians han demostrat que poden escriure i manipular la versió quàntica de codi informàtic en un microxip de silici. Ho varen fer per dos bits quàntics amb la més alta precisió que mai s'ha registrat, això vol dir que ara es podrà començar a programar per als super-ordinadors quàntics del futur.

Els enginyers codifiquen els ordinadors regulars utilitzant els bits tradicionals, que poden estar en un de dos estats: 1 o 0. En conjunt, dos bits creen paraules de codi que es poden utilitzar per programar instruccions complexes. Però en el llenguatge de la computació quàntica també hi ha la possibilitat que els bits pugin estar en superposició, que significa que poden ser d'1 i 0 a la vegada. Això obre un llenguatge de programació molt més potent però, fins ara, els investigadors no han estat capaços d'esbrinar com s'escriu.

Ara, els enginyers de la Universitat de Nova Gal·les del Sud (UNSW) a Austràlia han demostrat que no només poden fer això, sinó que poden fer-ho en els microxips de silici molt similars a les que componen els ordinadors d'avui en dia, el que significa que la tecnologia serà fàcil i ràpida d'ampliar.
Llavors, com és exactament el que escriu codi quàntic? Tot es redueix a un fenomen conegut com entrellaçament quàntic. Quan s'enreden dues partícules, que bàsicament vol dir que la mesura d'un d'ells afectarà al mateix instant l'estat de la seva partícula embullada fins i tot si es tracta a milers de quilòmetres de distància.

Aquest efecte és famós per desconcertant. Alguns dels pensadors més profunds en el camp, entre ells Albert Einstein, que la va anomenar "acció fantasmal a distància" va dir l'investigador Andrea Morello, del Centre de Computació Quàntica i la Comunicació a la UNSW. "Einstein era escèptic sobre l'embolic, perquè sembla contradir els principis de la localitat, el que significa que els objectes no poden ser influenciats de forma instantània des de la distància".
Però l'embolic s'ha demostrat una vegada i una altra a través del que és conegut com la prova de Bell, que necessita que els enginyers violin la desigualtat Principi de Bell. Bàsicament, la desigualtat de Bell estableix un límit per a la quantitat de correlació que no pot haver-hi entre dos bits clàssics.

"L'aspecte clau de la prova de Bell és que és extremadament implacable: qualsevol imperfecció en la preparació, la manipulació i el protocol de lectura farà que les partícules, no passin la prova", va dir un dels investigadors, Joan Pau Dehollain. "No obstant això, hem tingut èxit en la superació de la prova, i ho hem fet amb la més alta puntuació mai registrada en un experiment".
En el seu experiment, les dues partícules entrellaçades en qüestió eren l'electró i el nucli d'un àtom de fòsfor, que es col·locava dins d'un microxip de silici. Per enredar les dues partícules, ho van fer de forma que l'estat de l'electró era totalment depenent de l'estat del nucli.
Això vol dir que es van expandir en els quatre possibles codis digitals que es poden fer amb dos bits tradicionals (00, 01, 10, o 11) per ser capaç de crear un conjunt molt més ampli de paraules de codi amb dos bits entrellaçats, com ara 00+ 11, 00-11, 01 +10 o 01-10.

"Això és, en cert sentit, la raó per la qual els ordinadors quàntics poden ser molt més poderosos", va dir el membre de l'equip Stephanie Simmons. "Amb el mateix nombre de bits que ens permeten escriure un codi informàtic que conté moltes més paraules, podem utilitzar aquestes paraules addicionals per executar un algoritme diferent que aconsegueix el resultat en un menor nombre de passos".
El següent pas és per enredar més partícules i crear paraules de codi quàntic més complexes, de manera que l'equip pot començar a programar tot un ordinador quàntic. Totes les altres peces ja estan al seu lloc, en gran part, gràcies a un altre equip de la UNSW, que tot just al gener passat va construir la primera porta lògica en el silici. El material és important.

"Ara, hem demostrat més enllà de tot dubte que podem escriure el codi dins d'un dispositiu que s'assembla als microxips de silici que té el seu ordinador portàtil o el seu telèfon mòbil", va dir Morello. "És un veritable triomf de l'enginyeria elèctrica", va afegir.



Font: ScienceAlert