Un passo avanti significativo nel mondo del calcolo quantistico è stato compiuto da due team di ricerca indipendenti, uno in Germania e l'altro in Svizzera. Hanno infatti realizzato con successo le cosiddette "porte quantistiche a collisione" utilizzando atomi fermionici. Queste porte sono considerate da tempo un mattone essenziale per la costruzione di processori quantistici, ma la loro implementazione si è rivelata estremamente complessa fino ad ora. La novità è che queste porte riescono a eseguire operazioni di entanglement con una fedeltà superiore alla soglia teorica necessaria per la correzione degli errori quantistici, un requisito fondamentale per rendere i computer quantistici realmente funzionali e scalabili.
Il principio alla base di queste porte quantistiche è tanto elegante quanto potente. Gli stati dei qubit, le unità di informazione quantistica, vengono codificati negli stati di spin degli atomi, confinati in una sorta di "reticolo ottico". Le operazioni di porta, che manipolano le informazioni quantistiche, vengono poi realizzate attraverso l'interazione controllata tra le funzioni d'onda degli atomi. Sebbene l'idea risalga agli anni '90, le tecnologie precedenti non erano sufficientemente mature per superare ostacoli come il surriscaldamento degli atomi dovuto all'uso di laser troppo vicini alla risonanza, o la difficoltà di osservare direttamente i singoli qubit e le singole porte in azione.
Grazie ai progressi compiuti negli anni, specialmente nell'uso di pinzette ottiche per manipolare atomi neutri, i ricercatori hanno ora superato questi limiti. Un atomo viene eccitato a uno stato di Rydberg, uno stato energetico elevato e di grandi dimensioni, che facilita la sovrapposizione delle sue funzioni d'onda con quelle degli atomi vicini. Questo permette ai qubit atomici di interagire e di eseguire le operazioni desiderate. Nonostante le sfide persistenti legate alla fragilità degli stati di Rydberg e alla scalabilità, le porte quantistiche a collisione appena realizzate rappresentano una svolta cruciale, con un potenziale enorme soprattutto per la simulazione di sistemi chimici quantistici complessi.