Un annuncio rivoluzionario
Recentemente, un gruppo di matematici e fisici dell’ Università della California del Sud ha fatto un annuncio che potrebbe trasformare radicalmente il campo del calcolo quantistico . La loro indagine ha messo in luce come ciò che un tempo veniva considerato “spazzatura matematica” possa rivelarsi una chiave fondamentale per il futuro della computazione quantistica . Al centro di questa scoperta si trovano i neglecton, una nuova classe di particelle teoriche che, se unite agli anyon di tipo Ising , potrebbero consentire l’esecuzione di operazioni cruciali per un computer quantistico universale tramite la tecnica del braiding, ovvero lo scambio fisico delle particelle nello spazio.
La fragilità dei qubit
Questa innovazione si rende necessaria a causa della fragilità intrinseca dei qubit , i mattoni fondamentali del calcolo quantistico . A differenza dei bit tradizionali, i qubit possono esistere in una sovrapposizione di stati, ma sono estremamente vulnerabili a influenze esterne, il che provoca errori di calcolo che si accumulano rapidamente, rendendo i sistemi poco praticabili senza meccanismi di correzione complessi. Il calcolo quantistico topologico emerge come una delle soluzioni più promettenti per affrontare questa problematica, sfruttando particelle esotiche che operano in due dimensioni e risultano meno suscettibili ai disturbi ambientali.
La scoperta dei neglecton
Fino ad ora, gli anyon di tipo Ising erano considerati i protagonisti indiscussi di questa ricerca, ma la loro capacità di calcolo era limitata a operazioni di gate Clifford , insufficienti per realizzare un computer quantistico universale . Aaron Lauda e il suo team hanno deciso di esplorare una classe di teorie matematiche poco considerate, le topological quantum field theories non semisemplici, che non escludono componenti con “traccia quantistica zero”. È in questo contesto che hanno scoperto i neglecton, che rappresentano la “tessera mancante” che altri ricercatori avevano trascurato.
Il nuovo modello di calcolo
Nel nuovo modello proposto, un singolo neglecton rimarrebbe statico mentre gli anyon di tipo Ising si intrecciano attorno a lui, completando così l’insieme di operazioni necessarie per il calcolo. Tuttavia, non mancano le complessità: la formulazione non semisemplice potrebbe introdurre irregolarità che alterano le probabilità quantistiche. Per affrontare questa sfida, i ricercatori hanno sviluppato un sistema di codifica che isola questi effetti dalle operazioni di calcolo, paragonandolo alla scelta di lavorare solo nelle stanze “stabili” di una casa che presenta aree strutturalmente deboli.
Prossimi passi nella ricerca
Ora, la responsabilità passa agli sperimentatori, che dovranno verificare se i neglecton possano essere integrati in dispositivi reali. Lo studio, recentemente pubblicato su Nature Communications, segna l’inizio di un nuovo capitolo nella fisica teorica applicata al quantum computing e potrebbe avvicinare la realizzazione di macchine quantistiche universali . La scoperta dei neglecton non rappresenta solo un progresso nella ricerca scientifica, ma potrebbe anche rivoluzionare il nostro modo di concepire il calcolo e la tecnologia del futuro.
