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Mercoledì, Gennaio 29, 2020
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L'arrivo delle antenne quantistiche

Le particelle intrappolate oscillano come gli elettroni nei poli di un'antenna TV, creando campi elettromagnetici che possono essere accoppiati

Coppie di antenne in grado di scambiare informazioni quantistiche tra due celle di memoria separate su un chip di computer sono state realizzate per la prima volta da un gruppo di fisici della Università di Innsbruck guidati da Rainer Blatt, cher firma un articolo di resoconto sulla rivista Nature.

Sei anni fa gli stessi ricercatori realizzarono il primo byte quantistico, un computer formato da otto particelle quantistiche entangled, un risultato finora ineguagliato.

“Nonostante ciò, per rendere il computer quantistico di uso pratico e in grado di fare calcoli occorre un bit quantistico in più”, ha spiegato Blattche rpesso l'Istituto di fisica sperimentale fu il primo a realizzare il primo byte quantistico in una trappola ionica electromagnetica.

“In queste trappole non riusciamo a metter insieme un gran numero di ioni e a controllarli simultaneamente”

Per risolvere questo problema i fisici di Innsbruck hanno ora sviluppato un approccio rivoluzionario basato sulle teorie di Ignacio Cirac e Peter Zoller. Nel loro esperimento sono stati accoppiati elettromagneticamente due gruppi di ioni su una distanza di 50 micron, con il moto delle particelle che funge da antenna.

“Le particelle oscillano come gli elettroni nei poli di un'antenna TV e creano così un campo elettromagnetico”, ha commentato Blatt. "Se un'antenna è sintonizzate sull'altra, il terminale di ricezione capta il segnale del trasmettitore, con il risultato di un accoppiamento”.

Lo scambio di energia che avviene nel processo può essere la base per le operazioni di computazione di un computer quantistico.

“Abbiamo integrato questo nuovo concetto in modo molto semplice”, ha aggiunto Blatt. "È stato realizzata una doppia buca di potenziale in cui sono intrappolati ioni di calcio; le due buche sono separate da una distanza di 54 micron. Applicando una differenza di potenziale agli elettrodi della trappola, siamo riusciti ad accordare le frequenze di oscillazione degli ioni: tutto questo permette un accoppiamento e uno scambio di energia tra i due sistemi che può essere utilizzato per trasmettere informazione quantistica”.

È la prima volta che viene dimostrato un accoppiamento diretto delle due oscillazioni meccaniche al livello quantistico. Oltre a ciò, è stato mostrato che l'accoppiamento è amplificato utilizzando più ioni in ciascuna buca.

“Questi ioni addizionali fungono da antenne e incrementano la portata e la velocità della trasmissione”, ha concluso Blatt. “La nuova tecnologia offre così la possibilità di distribuire l'entanglement; allo stesso tempo, siamo riusciti a controllare la cella di memoria singolarmente”.

L'obiettivo è ora di arrivare a un computer quantistico basato su chip com molte microtrappole, in cui gli ioni possano comunicare gli uni con gli altri tramite un accoppiamento elettromagnetico.


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