Nuova strategia quantistica: gli spin qubit rivoluzionano la tecnologia!

Nuova strategia quantistica: gli spin qubit rivoluzionano la tecnologia!

Il mondo delle tecnologie quantistiche si trova ad affrontare sviluppi entusiasmanti che hanno il potenziale di rivoluzionare radicalmente l’elaborazione delle informazioni. Al Karlsruhe Institute of Technology (KIT), i ricercatori stanno lavorando su metodi innovativi per migliorare gli spin qubit, che sono cruciali per l’informatica quantistica e altre applicazioni. Gli elettroni, che hanno un proprio momento angolare, lo spin, agiscono come minuscoli magneti e sono in grado di funzionare come bit quantistici nell’elaborazione delle informazioni quantistiche. Questi qubit possono assumere non solo gli stati classici 0 e 1, ma anche sovrapposizioni, che aumentano significativamente la densità delle informazioni e la complessità del sistema. Questa versatilità rende gli spin qubit particolarmente promettenti per future applicazioni nelle comunicazioni quantistiche, nel rilevamento ad alta precisione e come dispositivi di archiviazione nei computer quantistici, come KIT riportato.

Una sfida particolare è la progettazione e il controllo delle strutture di spin a livello atomico. Ciò include anche la lettura non distruttiva delle informazioni. Nella loro ultima pubblicazione su Nature Communications, gli scienziati del KIT presentano una nuova strategia per migliorare la durata e il controllo dei qubit di spin molecolare. Questa strategia si basa su una struttura a doppio magnete che integra due atomi di ferro in una molecola. Un atomo di ferro è permanentemente incorporato nella molecola, mentre l'altro è selettivamente ancorato per consentire un'interazione precisa. Questa struttura protegge la restante parte del sistema e allunga di cinque volte la vita della centrifuga. Questa struttura complessa viene creata utilizzando la punta sottile di un microscopio a effetto tunnel. Vale la pena notare che questa disposizione specifica non si verifica in natura e che le future molecole modulari potrebbero formare unità più stabili per le tecnologie quantistiche.

Potenziale per la comunicazione e la sicurezza quantistica

Parallelamente a questi sviluppi nel campo dell’elaborazione dell’informazione quantistica, l’Istituto Fraunhofer sta lavorando sull’uso dei quanti entangled per garantire la comunicazione e migliorare l’immagine. Il dottor Erik Beckert ha sviluppato una sorgente di fotoni che produce l'impressionante cifra di 300.000 coppie di fotoni intrecciati al secondo. Questi fotoni gemelli sono collegati tra loro, quindi la misurazione di un fotone rivela lo stato dell'altro, una proprietà che può essere utilizzata per la crittografia fisica per prevenire attacchi hacker e fughe di dati. Beckert spiega che le future chiavi quantistiche potranno essere distribuite ai partner di comunicazione via satellite. Se venisse effettuato un tentativo di intercettazione, l'intreccio verrebbe estinto, rendendo l'interferenza rilevabile.

Il primo satellite europeo di crittografia quantistica dovrebbe essere lanciato nello spazio nel 2022 e Beckert e il suo team sono coinvolti nel suo sviluppo. La crittografia quantistica è di particolare interesse per il settore finanziario, i fornitori di telecomunicazioni e le organizzazioni governative. Il progetto QuNET viene lanciato nell'ambito di un'iniziativa globale che coinvolge Fraunhofer, Max Planck e DLR. L’obiettivo di questo progetto è costruire una rete di comunicazione altamente sicura tra sedi governative, con l’obiettivo a lungo termine di consentire servizi bancari online quantistici protetti tramite crittografia.

Sviluppi nella comunicazione quantistica

Inoltre, 17 partner europei stanno lavorando al progetto UNIQORN per creare una comunicazione quantistica a prezzi accessibili per il mercato di massa. Presso il Fraunhofer HHI di Berlino si stanno sviluppando componenti miniaturizzati e quantistici che potrebbero eventualmente essere integrati nei router. L’obiettivo è ridurre i costi della comunicazione quantistica fino al 90%. Questi progressi tecnologici promettono non solo di mantenere le informazioni sicure, ma anche di rivoluzionare il modo in cui comprendiamo le comunicazioni globali.

Nel complesso, siamo a un punto di svolta nella ricerca sulle architetture quantistiche e sulle loro applicazioni pratiche. Gli spin qubit e le comunicazioni quantistiche potrebbero gettare le basi per una nuova era nell’elaborazione delle informazioni, garantendo al tempo stesso la sicurezza dei dati in un mondo sempre più digitalizzato.