L'Internet quantistica sarà presto tra noi?

Di recente, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo tipo di qubit molecolare basato sul raro elemento erbio, che potrebbe aiutare a connettere i computer quantistici tramite l'infrastruttura ottica esistente, gettando le basi per una futura Internet quantistica.

L'erbio possiede proprietà ottiche e magnetiche speciali che consentono la trasmissione di informazioni quantistiche a lunghezze d'onda di telecomunicazione, le stesse utilizzate nelle reti ottiche globali. Questo semplifica l'integrazione dei qubit nei chip di silicio, aprendo la strada a dispositivi quantistici più piccoli e compatti.

Il team ha pubblicato i suoi risultati il 2 ottobre sulla rivista Science, descrivendo la tecnologia come "un promettente elemento costitutivo per tecnologie quantistiche scalabili", dai collegamenti di comunicazione ultra-sicuri alle reti quantistiche a lungo raggio.

A differenza dei qubit tradizionali, che di solito sono circuiti superconduttori, ioni intrappolati o fotoni, i qubit molecolari utilizzano singole molecole il cui spin elettronico determina lo stato quantistico. Il qubit di erbio è speciale perché agisce sia come qubit di spin che come qubit fotonico, in quanto può immagazzinare informazioni magneticamente mentre viene letto otticamente.

Negli esperimenti, i ricercatori sono riusciti a sovrapporre gli spin di un atomo di erbio in una sovrapposizione controllata, per poi leggerne gli stati quantistici utilizzando la spettroscopia ottica. "Queste molecole possono fungere da ponte su scala nanometrica tra magnetismo e ottica", ha affermato la coautrice Leah Weiss.

Operare alle lunghezze d'onda delle telecomunicazioni offre due vantaggi chiave: i segnali percorrono lunghe distanze con perdite minime e la luce attraversa facilmente il silicio senza assorbimento. Questo rende i qubit all'erbio ideali per l'hardware on-chip.

Ogni qubit è costituito da una singola molecola, circa 100.000 volte più piccola di un capello umano, e la sua struttura può essere personalizzata utilizzando la chimica sintetica. Questa flessibilità consente l'integrazione in dispositivi a stato solido o persino in ambienti biologici.

Il responsabile della ricerca David Awschalom ha sottolineato che la prossima sfida è l'integrazione: "Stiamo lavorando per integrare questi qubit in dispositivi on-chip, il che potrebbe aprire nuove possibilità per il controllo e la connessione delle molecole".