Rivoluzione nell'informatica quantistica: i ricercatori scoprono nuovi materiali!

Rivoluzione nell'informatica quantistica: i ricercatori scoprono nuovi materiali!

Negli ultimi anni, l’informatica quantistica è emersa come una delle aree di ricerca più promettenti che potrebbe rivoluzionare l’elaborazione delle informazioni. Al centro di questa tecnologia ci sono i bit quantistici, detti anche qubit, che possono assumere più stati contemporaneamente grazie alla loro capacità di sovrapporre. Mentre i computer classici memorizzano le informazioni in bit che rappresentano solo gli stati 0 o 1, i qubit possono trovarsi in uno stato di sovrapposizione e quindi aumentare significativamente la potenza di calcolo. [uni-kiel.de] ha riferito che due qubit sono in grado di rappresentare simultaneamente tutte e quattro le combinazioni (00, 01, 10, 11).

Una delle sfide chiave nell’informatica quantistica è la decoerenza, un processo che influenza la stabilità di queste sovrapposizioni quantistiche. Il Prof. Dr. Nahid Talebi dell'Università Christian Albrechts di Kiel spiega che il raffreddamento per ridurre al minimo i disagi è utile, ma complesso e costoso. La ricerca attuale si concentra su nuovi materiali che possono consentire bit quantistici stabili a temperature più elevate.

Nitruro di boro esagonale come nuovo materiale

Un nuovo studio pubblicato l’8 marzo 2025 su Nature Communications esplora il nitruro di boro esagonale (hBN) come materiale promettente per applicazioni di informazione quantistica. I centri di colore nel nitruro di boro possono emettere luce e funzionare come qubit. Tuttavia, la coerenza di questi centri di colore è instabile. Il documento di ricerca, presentato il 14 gennaio 2025 e rivisto il 10 febbraio 2025, è intitolato “Tempo di decoerenza dello spin dello stato fondamentale dei centri $V_{B}$ nel nitruro di boro esagonale” ed è stato scritto da Fatemeh Tarighi Tabesh e dai suoi coautori. I risultati mostrano che il tempo di coerenza dell'eco di Hahn dello spin dell'elettrone $V_{B}$ a temperatura ambiente è di circa 30 µs, il che rappresenta un progresso nella comprensione della decoerenza dei difetti in hBN e pone le basi per applicazioni pratiche nelle tecnologie quantistiche. [arxiv.org]

Un altro aspetto rilevante di questa ricerca è il nuovo metodo che rende possibile portare specificamente i difetti nel nitruro di boro in uno stato di sovrapposizione e leggerli individualmente. Qui, una sorgente di fotoni guidata da elettroni viene utilizzata per generare lampi di luce che portano i difetti nello stato di sovrapposizione. Questi lampi di luce durano un femtosecondo e mezzo, quindi sono sufficienti per raggiungere gli stati di sovrapposizione desiderati.

Prospettive future e applicazioni

Il potenziale dell’informatica quantistica va ben oltre la ricerca di base. [das-wissen.de] spiega che i progressi in questo settore possono fornire soluzioni a problemi complessi che vanno oltre la portata dei computer tradizionali. Le applicazioni potrebbero includere crittografia, scienza dei materiali, prodotti farmaceutici e problemi di ottimizzazione complessi. L’entanglement quantistico, che consente ai bit quantistici di cambiare stato indipendentemente dalla distanza fisica, rappresenta un altro vantaggio significativo.

Aziende come Google, IBM e Honeywell hanno già compiuto progressi significativi, rendendo disponibili i computer quantistici tramite piattaforme cloud. Tuttavia, per realizzare tutti i potenziali vantaggi di questa tecnologia, sono necessari la collaborazione interdisciplinare e gli investimenti in ricerca e sviluppo. La sfida di garantire la stabilità dei qubit rimane una questione centrale che determinerà l’ulteriore sviluppo dell’informatica quantistica.