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Progressi nell’informatica quantistica

Esperimenti all’avanguardia e ricerca teorica hanno gettato le basi per un’elaborazione avanzata delle informazioni quantistiche. Si prevede che dai risultati della ricerca emerga un calcolo quantistico più potente e su larga scala.
Progressi nell’informatica quantistica
L’informatica quantistica può diventare altamente efficiente, una volta che la tecnologia fotonica viene perfezionata. Il progetto PHOCLUDI (Photonic Cluster States from Diamond), finanziato dall’UE, ha lavorato alla creazione di una nuova fonte di fotoni singoli basati su diamante in grado di rilasciare stringhe di fotoni entangled. Si è cercato di superare i limiti della computazione quantistica basata sulla misurazione mediante il raggiungimento di un’elaborazione dell’informazione quantistica scalabile e multi-fotone.

Per raggiungere i propri obiettivi, il team del progetto ha articolato nuove teorie per la produzione di un gruppo di fotoni, basandosi sui centri di difetto presenti nel diamante. Ciò ha prodotto un accoppiamento della luce ad alta efficienza partendo dai centri di difetto del diamante, e il controllo spin-qubit per sorgenti di singoli fotoni fondate sul diamante.

Il progetto PHOCLUDI ha inoltre lavorato sul modo in cui ottenere stringhe unidimensionali di fotoni altamente entangled, le quali permettono operazioni arbitrarie su singolo qubit. È stata successivamente studiata la realizzazione di sorgenti di luce quantistica a base di diamante per l’impiego nelle tecnologie fotoniche di informazione quantistica.

Tra i risultati più importanti, il team del progetto ha raggiunto un’efficienza di rilevamento dei fotoni fino all’88 %, utilizzando nuovi rivelatori con nanofilo superconduttore. Progressi significativi sono stati raggiunti anche in relazione a spin elettronico, transizioni ottiche da stato fondamentale a eccitato, eccitazione NV risonante, e regolazione elettrostatica del centro di risonanza NV. Sono stati prodotti specchi di alta qualità al fine di integrare i centri NV in una cavità ottica, la quale consentirà efficienze di raccolta dei fotoni ancora più elevate. Inoltre, i partner del progetto hanno sviluppato un nuovo metodo per ridurre il numero di rilevatori di fotoni a soli due dispositivi, ai fini della caratterizzazione dell’entanglement multiplo.

Il progetto di ricerca continuerà a essere in funzione grazie a una serie di sovvenzioni supplementari. Ciò dovrebbe incoraggiare i risultati del progetto, portando allo sviluppo di una sorgente luminosa quantistica basata sul diamante, per l’utilizzo nelle tecnologie dell’informazione quantistica fotonica.

Nel complesso, i risultati della ricerca saranno utili nel miglioramento dell’elaborazione relativa all’informazione quantistica e faranno avvicinare la scienza alla creazione di una fonte di fotoni adatta per la computazione quantistica basata sulla misurazione scalabile. Ciò dovrebbe portare a una nuova era del calcolo quantistico su larga scala e al superamento di sfide di calcolo che non sono possibili con le attuali tecnologie.

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Keywords

Informatica quantistica, PHOCLUDI, gruppo di fotoni, diamante, controllo spin-qubit