Controllo della rotazione degli elettroni per l'informatica quantica
Sin dall'avvento dell'ingegneria informatica, le nostre esigenze crescenti in termini di tecnologia dell'informazione (IT) necessitano dello sviluppo di computer più veloci con capacità di elaborazione più grandi. L'informatica quantica arriva a rivoluzionare il campo dell'elaborazione attraverso la combinazione di fisica, matematica e informatica. Essa utilizza algoritmi quantistici per velocizzare in modo esponenziale la computazione classica e si basa fondamentalmente sulle proprietà della rotazione di un elettrone in una particella atomica conosciuta con il nome di punto quantico (QD - quantum dot). I QD semiconduttori sono tra gli emettitori a singolo fotone più promettenti in quanto sono in grado di integrare le proprietà fotoniche con la rotazione di uno ione magnetico. Questa rotazione magnetica può essere manipolata e utilizzata in modo selettivo per l'immagazzinamento di informazioni. Sebbene siano state proposte numerose tecniche per la manipolazione e la lettura della rotazione di elettroni nei punti quantici, l'intero processo rimane ancora una sfida. Per affrontare questo problema, il progetto SESAM ("Single spin manipulation towards quantum computation"), finanziato dall'UE, è stato concepito allo scopo di sviluppare nuovi strumenti sperimentali in vista della lettura delle rotazioni degli elettroni a partire dagli ioni magnetici. In precedenza, i membri del progetto hanno dimostrato la costruzione di un punto quantico con un singolo ione manganese (Mn) al suo interno. Nel progetto attuale, è stato possibile modificare l'orientamento della rotazione dell'elettrone Mn controllando il processo di eccitazione attraverso la ricombinazione dell'eccitone oscuro. Ciò rende possibile il controllo della dinamica di rotazione, che è essenziale per l'implementazione dell'elaborazione delle informazioni quantistiche.Inoltre gli scienziati hanno realizzato una sonda sperimentale adeguata e ottimizzato le proprietà fondamentali del sistema per effettuare le misurazioni utilizzando la tecnologia della fotoluminescenza in campi altamente magnetici. Questa sonda è stata ulteriormente modificata allo scopo di inviare contemporaneamente una radiazione a microonde al campione come strumento di manipolazione delle rotazioni degli elettroni Mn. Tuttavia, gli scienziati hanno scoperto che la radiazione a microonde non esercita alcuna influenza sulle rotazioni dei singoli ioni Mn. Nel complesso, il progetto SESAM ha consentito di analizzare le modalità più efficienti di manipolazione della rotazione degli elettroni di un singolo ione magnetico. I risultati del progetto hanno reso possibile la divulgazione di una conoscenza rilevante sulla tecnologia dell'informatica quantica necessaria per lo sviluppo futuro di un dispositivo di elaborazione relativo nell'ambito di questo settore.
