Computazione quantistica, nuova tecnica per leggere lo spin elettronico

Un team di ricercatori della Princeton University ha sviluppato una nuova tecnica che consente di leggere l'informazione conservata sotto forma di spin elettronico, compiendo così un ulteriore passo sulla strada che porta alla computazione quantistica. La spintronica, termine che si riferisce al modo di gestire e conservare l'informazione mediante lo spin degli elettroni e non mediante la carica elettrica, consentirà in futuro di rivoluzionare il mondo della computazione, grazie allo sviluppo di sistemi, tecniche e dispositivi più veloci ed efficienti.

Jason Petta, coordinatore del progetto, spiega come il gruppo abbia utilizzato un raggio di microonde per analizzare una coppia di elettroni intrappolata in un cosiddetto punto quantico (altresì chiamato "quantum dot"), ovvero una particolare struttura formata da due diversi semiconduttori capaci di confinare gli elettroni in una regione di spazio con determinate caratteristiche specie per quanto riguarda i livelli di energia.

"Abbiamo dato luogo ad una cavità con specchi alle due estremità, in grado di riflettere la radiazione a microonde. Abbiamo indirizzato le microonde verso una delle due estremità, per osservare come escono dall'altra estremità. Gli stati di spin degli elettroni presenti nel quantum dot influenzano le microonde e noi possiamo leggere le relative variazioni" ha raccontato Petta.

Quanto realizzato dai ricercatori potrebbe consentire, in ottica futura, di costruire computer quantistici costituiti da milioni di quantum-bit. Fino ad oggi l'attività di ricerca attorno alla computazione quantistica ha consentito la manipolazione di pochi qubit, comunque in quantità non sufficienti per la realizzazione di una macchina computazionale completa. Andrew Houck, assistente professore di ingegneria elettrica che fa parte anch'egli del team di ricercatori, osserva: "Il gioco a questo punto della compuntazione quantistica è nella costruzione di un sistema di maggiori dimensioni" [rispetto all'esperimento condotto].

La realizzazione di macchine computazionali basate sulle leggi della meccanica quantistica permetterà di rivoluzionare il mondo del computing. L'obiettivo ultimo non è la costruzione di sistemi più veloci o banalmente più potenti, ma di sistemi capaci di affrontare i problemi in maniera diversa da quanto possibile con gli strumenti attuali. Precisa Houck: "L'aspetto fondamentale di un computer quantistico non risiede nella capacità di eseguire gli stessi compiti, solo più velocemente, di un computer trazionale. Non è nulla di tutto ciò. Il computer quantistico ci permette di affrontare i problemi in maniera differente e di risolvere problemi che non possono essere affrontati con un computer tradizionale".

Petta sottolinea come i metodi utilizzati in questa sperimentazione siano scalabili e possano essere utilizzati per aprontare sistemi di maggiori dimensioni: "Per poter scalare, però, dobbiamo avanzare quanto fatto. Il prossimo passo è di realizzare migliori specchi per il punto quantico".