AO466

tecnologie quantistiche 100 AUTOMAZIONE OGGI 466 SOLUZIONI SOFTWARE PER L’INDUSTRIA Il generatore di forme d’onda arbitrarie M4i.6631 di Spectrum Instrumentation è in grado di creare qualsiasi forma d’onda. In modalità DDS, la scheda genera fino a 20 portanti sinusoidali indipendenti per canale, per garantire un controllo rapido e semplice degli esperimenti G li scienziati quantistici di tutto il mondo stanno cercan- do di migliorare i computer quantistici per renderli più affidabili e potenti. Un’impresa non facile. Ma l’aiuto arriva da una start-up tedesca eleQtron che commer- cializza computer quantistici innovativi che utilizzano radiazioni a microonde invece dei laser per controllare i singoli qubit di ioni intrappolati, il che porta a un design più semplice e a un con- sumo energetico e a una necessità di raffreddamentomolto inferio- ri. Un grande passo reso possibile grazie all’utilizzo dei generatori di forme d’onda arbitrarie (AWG) di Spectrum Instrumentation, che sfruttano la tecnologia avanzata della sintesi digitale diretta (DDS) con un massimo di 20 segnali sinusoidali per uscita per eseguire le operazioni quantistiche. Ma andiamo con ordine. Perché le microonde La società eleQtron, uno spin-off dell’Università di Siegen, che svi- luppa e gestisce computer quantistici, ha recentemente realizzato un computer quantistico che sfrutta i propri processori quantistici brevettati Magic (MAgnetic Gradient Induced Coupling). I processo- ri Magic si differenziano dagli altri modelli di processori quantistici perché utilizzano radiazioni a microonde, anziché laser, per con- trollare e manipolare i qubit. L’ablazione laser viene inizialmente utilizzata in un ambiante ad alto vuoto per creare una stringa di ioni itterbio (171Yb+). Questo processo permette di costruire una stringa di fino a 30 ioni in un singolo registro, ciascuno dei quali funziona come un qubit. La chiave per implementare gli algoritmi quantistici è l’utilizzo di un campo magnetico e di un campo elet- trico oscillante per generare una trappola di Paul (trappola ionica quadripolare). Molti progetti utilizzano un laser in questa fase per controllare e manipolare i qubit, preparandoli all’esecuzione di por- te quantistiche. Tali laser, tuttavia, devono essere eccezionalmente precisi nel mirare ogni singolo ione e hanno requisiti di potenza e- levati. In confronto, le microonde sono tecnicamente più semplici e richiedono circa un quinto della potenza. Una sorgente oscillante ad alta frequenza e l’uscita della scheda DDS di Spectrum vengono combinate utilizzando un mixer a banda laterale singola (SSB), ge- nerando un segnale intorno ai 12,64 GHz. Grazie all’effetto Zeeman derivante dal campo magnetico, ogni io- ne può essere ‘indirizzato’ modulando il segnale con delta da 3 a 5 MHz, il che offre una bassa diafonia e si integra perfettamente con le trappole ioniche basate su chip. La scheda DDS genera il segnale multitono necessario per implementare il controllo e la manipola- zione individuali dei qubit. Si parla di schede PCIe Gli scienziati di eleQtron hanno contattato Spectrum Instrumentation, azienda che ha ideato un sistema modulare unico per pro- gettare e produrre un’ampia gamma di oltre 200 digitalizzatori e generatori sotto forma di schede PC (PCIe e PXIe) e unità Ethernet stand-alone (LXI), quando hanno raggiunto i limiti del loro hardware esistente per la gene- razione di segnali arbitrari. I segnali generati devono essere modificati in ampiezza, offset Come si controllano i qubit? La tecnologia avanzata della sintesi digitale diretta consente di controllare gli ioni per il calcolo quantistico tramite microonde Carlotta Veloso