Cos’è un „qubit“?
„Se da un lato le proprietà di un atomo sono dettate dalla natura – continua Mantegazzini – dall’altro un circuito può essere disegnato e costruito su misura, il che lo rende ideale per studiare fenomeni quantistici. Inoltre, il qubit è il componente base di varie applicazioni quantistiche, presenti e future, come sensori quantistici ultra-sensibili, simulatori quantistici e computer quantistici.
La realizzazione è un risultato nodale per il nostro team, a partire dal quale sarà possibile sviluppare circuiti quantistici sempre più avanzati. Il primo qubit fabbricato alla FBK è il primo passo in questa direzione. Ora ci proponiamo di migliorare ulteriormente la nostra tecnologia e ottimizzare le proprietà del circuito, per poi sfruttare appieno la potenzialità delle Camere pulite FBK che sono adatte alla microfabbricazione su larga scala”.
La sfida è stata imparare a costruire gli elementi più complessi del qubit, chiamati giunzioni Josephson. A questo scopo, è stato studiato e messo a punto uno specifico processo di microfabbricazione nelle Camere pulite della FBK. Si tratta di strutture micrometriche in alluminio composte da sottilissime barriere – con uno spessore nell’ordine del milionesimo di millimetro – attraverso cui coppie di elettroni possono viaggiare grazie al complesso fenomeno del tunnelling quantistico. L’abilità di fabbricare un qubit basato su queste giunzioni dimostra l’eccellenza e il ruolo da protagonista di FBK nel campo dello sviluppo delle scienze e tecnologie quantistiche.
Il team FBK che ha lavorato alla realizzazione del qubit è composto da Felix Ahrens (ricercatore FBK), Nicolò Crescini (ricercatore FBK), Marcello Faggionato (studente Master FBK-Milano-Bicocca), Alessandro Irace (dottorando FBK-Milano-Bicocca), Federica Mantegazzini (ricercatrice FBK e coordinatrice del team) e Benno Margesin (senior fellow FBK).
Il qubit prodotto a Trento è un dimostratore basato sul design di qubit più popolare, il transmon, inventato nel 2007 in un laboratorio statunitense e oggi disponibile in diversi software di design open source.
