A Jülich parte JION, il computer quantistico a ioni intrappolati

Il Forschungszentrum Jülich ha avviato ufficialmente il computer quantistico JION, sigla di „Jülich trapped-ION quantum computer”. È un dispositivo digitale e a gate, costruito con la tecnologia delle trappole ioniche. Hendrik Wüst, premier della Renania Settentrionale-Vestfalia, ha definito la presentazione una pietra miliare tecnica.

Come funzionano le trappole ioniche

Nel campo dei computer quantistici competono diversi approcci. Uno di questi è quello delle trappole ioniche. Qui l'informazione viaggia su atomi con carica elettrica, tenuti all'interno di trappole elettromagnetiche. I qubit di JION sono atomi di itterbio ionizzati. Campi elettromagnetici li trattengono nel vuoto e li controllano in modo da consentire il calcolo. La soluzione si differenzia dai circuiti digitali superconduttivi, tra l'altro per scala e condizioni di lavoro.

Stato attuale e piani

L'installazione è pronta a funzionare, ma viene ancora ampliata. All'inizio sono disponibili solo pochi qubit, e entro la metà del 2027 dovranno diventare dieci. Il fornitore è l'azienda Eleqtron di Siegen, nata nel 2020 come spin-off dell'Università di Siegen. Nel 2024 la società, con alcuni partner, ha costruito per il Centro aerospaziale tedesco di Amburgo il dimostratore QSea.

Per controllare i qubit, JION utilizza la tecnica MAGIC messa a punto a Siegen, cioè l'accoppiamento indotto da gradiente magnetico. Le microonde e le differenze di campo magnetico create appositamente controllano i singoli qubit e li collegano direttamente. Il metodo dovrà essere impiegato in futuro anche in sistemi quantistici più grandi ed efficienti.

JION è nato nell'ambito del partenariato di sviluppo per le trappole ioniche in Renania Settentrionale-Vestfalia (EPIQ). Dovrà servire applicazioni nell'industria e nella scienza: compiti di ottimizzazione nella logistica, nei trasporti e nella tecnica di processo, oltre che in fisica, chimica, biologia, medicina, ricerca sui materiali e apprendimento automatico. Il sistema sarà inserito nell'infrastruttura per gli utenti JUNIQ, che raccoglie l'accesso a diversi sistemi quantistici e li collega ai supercomputer del centro. In questo modo alcune operazioni di calcolo dei supercomputer classici possono essere delegate ai sistemi quantistici.

Soldi e prossimo passo

In occasione dell'avvio, Wüst ha consegnato all'azienda Eleqtron la decisione sul finanziamento del progetto SQALING, cioè il calcolo quantistico scalabile della Renania Settentrionale-Vestfalia. Questo progetto di sviluppo autonomo della start-up dovrà ricevere dal Land fino a circa 25 milioni di euro, con fondi dell'Unione europea nel programma EFRE/JTF. L'obiettivo è trasferire la tecnica delle trappole ioniche su piattaforme scalabili a chip per computer quantistici. Altri 35 milioni di euro andranno al nuovo progetto Q-STAR.NRW, il cui compito è l'acquisto e l'integrazione di un computer quantistico scalabile a semiconduttore in JUNIQ: il sistema previsto dovrà avere fino a 200 qubit.