Allungata di 1000 volte la vita di un qubit

Fonte: Le Scienze

La volatilità della "memoria" di un qubit era ritenuta finora uno degli ostacoli più ardui nella realizzazione di un computer quantistico.

Prolungare drasticamente la "vita" di un qubit in un computer quantistico: questo l’obiettivo raggiunto da un gruppo di fisici dell’Università del Michigan, guidati da Duncan Steel, che hanno sfruttato un laser per scatenare una reazione naturale di feedback, finora sconosciuta, in grado di stabilizzare il campo magnetico di un punto quantistico.Quest’ultimo – denominato anche quantum dot, in inglese - è una nanostruttura a semiconduttore che si candida per la realizzazione di un qubit, il "mattone elementare" del futuro computer quantistico."Nel nostro approccio, il bit quantistico per la memorizzazione dell'informazione è uno spin elettronico confinato in un singolo punto in un semiconduttore, come l'arseniuro di gallio: invece che rappresentare gli 0 e gli 1 così come fa un transistor in un computer classico, in bit quantistico può trovarsi in una combinazione di 0 e 1", ha spiegato Steel.In questo schema, i bit dovrebbero essere costituiti da schiere di punti quantistici semiconduttori contenenti un singolo elettrone extra, ma sarebbero facilmente perturbati dalle fluttuazioni magnetiche dai nuclei degli atomi che costituiscono il punto quantistico, con gravi ripercussioni per la possibilità di memorizzazione dell'informazione.Infatti, bloccando ogni elettrone in un particolare stato di spin, passo necessario per realizzare un qubit, si dà origine a un accoppiamento con i gli spin dei nuclei che distrugge la "memoria" in pochi miliardesimi di secondo.In quest'ultimo studio, l'uso del laser consente di stabilizzare il punto quantistico, prolungando l'esistenza del qubit di molti ordini di grandezza. Eccitando il punto quantistico con un laser, gli scienziati sono riusciti a bloccare l'interazione di questi spin: il punto quantistico si trova in un livello energetico più alto, lasciando una lacuna nella nube elettronica atomica. Lo spin complessivo della nube elettronica rimasta conferisce alla lacuna un suo campo magnetico che interagisce direttamente con i nuclei, controllandone il campo magnetico senza alcun intervento dall'esterno, eccetto che per la fase di eccitazione."Questa scoperta era inattesa: i feedback nonlineari nei sistemi fisici vengono osservati molto raramente", ha spiegato Steel. "Abbiamo di fronte ancora notevoli ostacoli tecnici, ma il nostro lavoro mostra come una delle difficoltà ritenute quasi insormontabili non si è poi rivelata tale". (fc)