Alluminio

Funzionalità del 10 marzo 2023

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di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

I processori quantistici sono sistemi informatici che elaborano informazioni ed eseguono calcoli sfruttando fenomeni di meccanica quantistica. Questi sistemi potrebbero superare in modo significativo i processori convenzionali su determinati compiti, sia in termini di velocità che di capacità di calcolo.

Sebbene negli ultimi dieci anni circa gli ingegneri abbiano sviluppato diversi promettenti sistemi di calcolo quantistico, ridimensionare questi sistemi e garantire che possano essere implementati su larga scala rimane una sfida continua. Una strategia proposta per aumentare la scalabilità dei processori quantistici prevede la creazione di sistemi modulari contenenti più moduli quantistici più piccoli, che possono essere calibrati individualmente e quindi disposti in un’architettura più grande. Ciò, tuttavia, richiederebbe interconnessioni adeguate ed efficaci (ovvero dispositivi per collegare questi moduli più piccoli).

I ricercatori della Southern University of Science and Technology, dell’International Quantum Academy e di altri istituti in Cina hanno recentemente sviluppato interconnessioni a bassa perdita per collegare i singoli moduli nei processori quantistici superconduttori modulari. Queste interconnessioni, introdotte in Nature Electronics, si basano su cavi in ​​alluminio puro e trasformatori di impedenza su chip.

"Il nostro recente articolo si basava sulle idee fondamentali della mia ricerca post-doc presso l'Università di Chicago, pubblicata su Nature due anni fa", ha detto a Tech Xplore Youpeng Zhong, uno dei ricercatori che hanno condotto lo studio. "In quello studio, ho utilizzato un cavo coassiale superconduttore al niobio-titanio (NbTi) per collegare due processori quantistici."

In uno dei suoi lavori precedenti, Zhong ha provato a connettere due distinti processori quantistici utilizzando cavi superconduttori NbTi, comunemente usati per progettare sistemi criogenici/quantistici. Per ridurre la perdita di connessione (cioè la perdita di energia che si verificava intrinsecamente mentre l'energia viaggiava da un processore all'altro attraverso i cavi), ha provato a collegare i chip quantistici direttamente al cavo NbTi di collegamento.

"Ho scoperto che questo era piuttosto difficile, quindi mi è venuta l'idea di provare nuovi cavi realizzati con diversi metalli superconduttori, come l'alluminio, lo stesso materiale dei nostri circuiti quantistici", ha spiegato Zhong. "I cavi coassiali realizzati con alluminio puro non sono facilmente disponibili sullo scaffale, perché l'alluminio presenta maggiori perdite ed è difficile da saldare rispetto al rame, il che lo rende inadatto per le normali applicazioni di cablaggio. Inoltre, la sua temperatura di transizione superconduttiva è inferiore alla temperatura dell'elio liquido. Altro che applicazioni di interconnessione quantistica, è raro trovare scenari in cui è necessario un cavo coassiale in puro alluminio."