Chip “elettro-quantistici” sempre più vicini: cosa cambia

C’era una volta la legge di Moore, che ha funzionato benissimo per oltre cinquant’anni regalando al mondo dispositivi elettronici sempre più complessi e potenti, senza che la maggior parte delle persone al mondo neanche sapesse dell’esistenza della legge in questione. Poi sono arrivati i limiti fisici dell’elettronica convenzionale, che hanno reso la legge di Moore sempre più difficile da seguire per i costruttori di microchip.Tanto che, per la prima volta dall’anno in cui Moore formulò la famosa legge (cioè dal 1965), la roadmap della Semiconductor industry association (SIA) ha ipotizzato che no, a differenza di quanto prevede la legge, non è più possibile raddoppiare la quantità di transistor presenti nei microprocessori ogni 18 mesi. E, adesso, arriva la nuova ipotesi: superare la legge di Moore creando gli stati quantici con l’elettronica convenzionale. Rendere quantistico, cioè, un computer che quantistico non è.Agli scienziati sembrava una cosa impossibile, ma alcuni ricercatori dell’Università di Chicago hanno dimostrato che si può fare. Ma per capire tutto ciò dobbiamo fare un passo indietro.La roadmap SIA del 2016Per ben 51 anni l’industria dell’elettronica è riuscita a rispettare la cosiddetta legge di Moore, cofondatore di Fairchild Semiconductor nel 1957 e poi di Intel nel 1968. Moore, abbastanza empiricamente ma con un’intuizione che in seguito si dimostrò quasi da veggente, nel 1965 affermò che ogni 18 mesi la quantità dei transistor che compongono un processore sarebbe raddoppiata. E con essa, anche se non linearmente, sarebbe aumentata anche la potenza di calcolo delle CPU prodotte.E così fu: per decenni la legge di Moore fu rispettata e persino superata dall’industria dei semiconduttori, grazie a nuovi processi produttivi che permettevano di costruire transistor sempre più piccoli (riuscendo quindi a metterne un numero sempre maggiore all’interno di un singolo processore). A partire dal nuovo millennio, però, rispettare la legge di Moore è diventato sempre più difficile a causa del raggiungimento dei limiti fisici che governano il funzionamento dei semiconduttori: quando i transistor sono troppo piccoli gli elettroni “sfuggono“.Chip quantisticoSi suppone che il limite tecnico insuperabile nelle dimensioni di un transistor sia di 1 o 2 nanometri, mentre ad oggi i migliori processi produttivi sono a 5-7 nanometri. Ma già nel 2016 la SIA ha lanciato l’allarme con la sua roadmap: bisogna puntare di più sul software, sull’ottimizzazione dei sistemi operativi e delle applicazioni, perché la validità della legge di Moore è agli sgoccioli.Il quantum computingProprio mentre i produttori di chip tradizionali erano in piena guerra tra di loro e si sfidavano a chi era il più bravo a rispettare la legge di Moore, a partire da inizio Anni ’80 del secolo scorso un secondo filone iniziava a farsi strada: quello dei computer quantistici. Computer, cioè, che non funzionavano in base alla fisica tradizionale ma in base a quella quantistica: non c’è più il bit che può essere zero o uno, c’è il qubit che può essere zero, uno o una “sovrapposizione” di zero e uno. Può avere, cioè, più stati (ovvero assumere più valori) detti “quantici“.Le potenzialità dei computer quantistici sono enormemente superiori a quelle degli elaboratori tradizionali, tanto che nel 2019 Google ha affermato di aver raggiunto la “supremazia quantistica“. Di avere, cioè, eseguito tramite un quantum computer un calcolo che un computer normale avrebbe terminato in un tempo lunghissimo (si parla di migliaia di anni). Il problema dei quantum computer, però, è il costo: elevatissimo, a causa dei materiali necessari a costruirli e farli funzionare. Il supercomputer quantistico Sycamore di Google, quello che avrebbe raggiunto la supremazia, è ad esempio costituito da centinaia di cavi speciali che costano quasi 2.000 dollari al metro.Chip quanto elettronicoQuantum computing economicoTuttavia, gli scienziati della Pritzker School of Molecular Engineering dell’Università di Chicago hanno annunciato una scoperta importantissima: gli stati quantici possono essere usati e controllati in dispositivi elettronici normali, realizzati in carburo di silicio. “La capacità di creare e controllare bit quantici ad alte prestazioni nell’elettronica commerciale è stata una sorpresa – ha affermato il ricercatore dell’Università di Chicago David Awschalom – Questa scoperta ha cambiato il modo in cui pensiamo allo sviluppo di tecnologie quantistiche: forse possiamo trovare un modo per usare l’elettronica di oggi per costruire dispositivi quantistici“.La prudenza, come si intuisce dalle parole di Awschalom, è d’obbligo. Ma è anche obbligatorio precisare che dalla ricerca americana è emersa anche una seconda buona notizia: gli stati quantici caratteristici del carburo di silicio emettono fotoni con una lunghezza d’onda vicino alla banda delle telecomunicazioni. “Questo li rende adatti alla trasmissione a lunga distanza attraverso la stessa rete in fibra ottica che trasporta già il 90% di tutti i dati internazionali in tutto il mondo“, ha spiegato Awschalom. Forse siamo vicini, quindi, ad una nuova rivoluzione nell’elettronica.

Fonte Fastweb.it

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