I diamanti sono i migliori amici del calcolo quantistico
L'elaborazione quantistica delle informazioni sfruttando l'entanglement quantistico, la sovrapposizione e i qubit supererà l'ostacolo della potenza di calcolo e preparerà il terreno per nuovi interessanti dispositivi. Alcuni scienziati finanziati dall'UE hanno dato vita al progetto EQESD ("Exploring quantum entanglement using spins in diamond") per sviluppare un nuovo sistema sperimentale per lo studio dell'entanglement quantistico a lunga distanza, un campo ancora agli inizi al momento della proposta di progetto. Il paradigma sperimentale permetterà rapidi progressi verso i protocolli quantistici su larga scala di informazioni del futuro. I sistemi quantistici a due stati si possono usare per rappresentare informazioni proprio come i bit di 0 e 1. Con la sovrapposizione dei due stati però, il sistema può essere in due stati allo stesso tempo, una caratteristica distintiva del qubit. Un numero infinito di possibili stati insieme all'entanglement quantistico (correlazioni sottili, non locali tra le parti di un sistema) formano la base di un'elaborazione delle informazioni molto più potente di quanto sia possibile attualmente. EQESD ha sfruttato uno speciale tipo di difetti, i centri di azoto vacante, dei diamanti, nei quali è possibile controllare il movimento dell'elettrone e che presentano una fotoluminescenza. L'obiettivo era studiare l'entanglement quantistico tra un singolo spin e un singolo fotone e tra due spin. Il team ha eccitato otticamente un centro di azoto vacante in una sovrapposizione di stati di spin, facendo si che emetta spontaneamente un fotone legato allo spin del centro di azoto vacante. La creazione e la rilevazione dell'entanglement ha richiesto un controllo e una misurazione precisa dei singoli spin, tecniche il cui sviluppo ha avuto come risultato due pubblicazioni in periodici scientifici sottoposti a revisione paritaria. Forse la pietra miliare del progetto, che è durato un anno, è stata la dimostrazione della possibilità del controllo dei qubit attraverso l'avviamento, la manipolazione coerente e la lettura a colpo singolo in un solo esperimento su un registro a due qubit, un risultato che è stato pubblicato su Nature. Un tradizionale registro a due bit rappresenta solo uno dei quattro stati (00, 01, 10 e 11) in un dato momento mentre un registro a due qubit può contenere tutti e quattro i numeri contemporaneamente. La vera potenza arriva quando il numero di qubit aumenta perché la capacità di conservazione cresce in modo esponenziale con il numero di qubit. Nel suo anno di attività EQESD è riuscito a dimostrare che i centri di azoto vacante nei diamanti sono potenziali elementi per costruire protocolli di elaborazione di informazioni quantistica su larga scala.
