L’entanglement quantistico è uno dei fenomeni più fondamentali e intriganti della natura. Recenti ricerche sull’entanglement si sono rivelate una risorsa preziosa per la comunicazione quantistica e l’elaborazione delle informazioni. Ora, alcuni scienziati giapponesi hanno scoperto uno stato stabile di due protoni entangled su una superficie di silicio, aprendo le porte a un’unione organica di piattaforme di calcolo classiche e quantistiche e rafforzando potenzialmente il futuro dell’informatica quantistica. la tecnologia.
Uno dei fenomeni più interessanti della meccanica quantistica è l'"entanglement quantistico". Questo fenomeno descrive come alcune particelle siano indissolubilmente legate, in modo tale che i loro stati possano essere descritti solo con riferimento l'uno all'altro. Questa interazione tra particelle costituisce anche la base del calcolo quantistico. Ed è per questo che, negli ultimi anni, i fisici hanno cercato tecniche per generare entanglement. Tuttavia, queste tecniche affrontano una serie di ostacoli ingegneristici, comprese le limitazioni nella creazione di un gran numero di "qubit" (bit quantistici, l'unità di base dell'informazione quantistica), la necessità di mantenere temperature estremamente basse (<1 K) e l'uso di materiali ultrapuri. Le superfici o le interfacce sono cruciali nella formazione dell'entanglement quantistico. Sfortunatamente, gli elettroni confinati alle superfici sono inclini alla "decoerenza", una condizione in cui non esiste una relazione di fase definita tra i due stati distinti. Quindi, per ottenere qubit stabili e coerenti, devono essere determinati gli stati di spin degli atomi di superficie (o equivalentemente dei protoni).
Recentemente, un team di scienziati in Giappone, tra cui il prof. Takahiro Matsumoto della Nagoya City University, il prof. Hidehiko Sugimoto della Chuo University, il dott. Takashi Ohhara della Japan Atomic Energy Agency e il dott. Susumu Ikeda della High Energy Accelerator Research Organization, ha riconosciuto la necessità di qubit stabili. Osservando gli stati di rotazione della superficie, gli scienziati hanno scoperto una coppia di protoni intrecciati sulla superficie di un nanocristallo di silicio.
Il prof. Matsumoto, lo scienziato capo, delinea il significato del loro studio, “L'entanglement protonico è stato precedentemente osservato nell'idrogeno molecolare e svolge un ruolo importante in una varietà di discipline scientifiche. Tuttavia, lo stato entangled è stato trovato solo nelle fasi gassose o liquide. Ora abbiamo rilevato l'entanglement quantistico su una superficie solida, che può gettare le basi per le future tecnologie quantistiche». Il loro studio pionieristico è stato pubblicato in un recente numero di Revisione fisica B.
Gli scienziati hanno studiato gli stati di spin utilizzando una tecnica nota come "spettroscopia a diffusione anelastica di neutroni" per determinare la natura delle vibrazioni superficiali. Modellando questi atomi di superficie come "oscillatori armonici", hanno mostrato l'anti-simmetria dei protoni. Poiché i protoni erano identici (o indistinguibili), il modello dell'oscillatore limitava i loro possibili stati di spin, risultando in un forte entanglement. Rispetto all'entanglement protonico nell'idrogeno molecolare, l'entanglement ospitava un'enorme differenza di energia tra i suoi stati, garantendone la longevità e la stabilità. Inoltre, gli scienziati hanno teoricamente dimostrato una transizione a cascata di coppie di fotoni entangled terahertz utilizzando l'entanglement protonico.
La confluenza dei qubit di protoni con la tecnologia contemporanea del silicio potrebbe tradursi in un'unione organica di piattaforme di calcolo classiche e quantistiche, consentendo un numero molto maggiore di qubit (106) rispetto a quello attualmente disponibile (102) e l'elaborazione ultraveloce per nuove applicazioni di supercalcolo. “I computer quantistici possono gestire problemi complessi, come la fattorizzazione dei numeri interi e il "problema del commesso viaggiatore", che sono praticamente impossibili da risolvere con i supercomputer tradizionali. Questo potrebbe essere un gioco-cambiamento nell'informatica quantistica per quanto riguarda l'archiviazione, l'elaborazione e il trasferimento dei dati, portando potenzialmente anche a un cambiamento di paradigma nei prodotti farmaceutici, nella sicurezza dei dati e in molte altre aree " conclude un ottimista il prof. Matsumoto.
Potremmo essere sul punto di assistere a una rivoluzione tecnologica nell'informatica quantistica!
ELE Times
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