blogtecaolivelli

Una terra rara per le memorie quantistiche

L'itterbio, un elemento delle cosiddette terre

rare, è l'ideale per realizzare memorie quantistiche

in grado di intrappolare e sincronizzare ad alta

frequenza i fotoni che garantiscono una crittografia

delle comunicazioni digitali(red)

computer sciencemateriali

Una rete di computer che basano il loro funzionamento

sulla meccanica quantistica, con una capacità di calcolo

inarrivabile per le macchine attuali basate sull'elettronica.

E anche impossibili da violare senza distruggere

l'informazione stessa.

È uno degli obiettivi della computer science, e da oggi

sembra più vicino, grazie al risultato 

descritto su "Nature Materials" da ricercatori dell'Università

di Ginevra in collaborazione con il CNRS francese.

Cuore del risultato è una memoria quantistica a base

dell'elemento chimico itterbio, che soddisfa importanti

richieste tecniche che erano fuori portata.

La crittografia quantistica oggi usa fibre ottiche lunghe

centinaia di chilometri, protette da un elevato grado

di sicurezza. Chi volesse infatti copiare o intercettare

l'informazione che trasmettono determinerebbe la

scomparsa dell'informazione stessa.

La volatilità dell'informazione veicolata da questi

sistemi rende tuttavia anche impossibile amplificare

il segnale e propagarlo su distanze ancora più lunghe.

Particolare del dispositivo che ha testato la nuova

memoria a base di itterbio.

(Cortesia: Unige) Per aggirare il problema, i ricercatori

stanno lavorando su memorie quantistiche in grado di

catturare i fotoni che viaggiano attraverso le fibre

ottiche e di sincronizzarli in modo da poterli diffondere

su distanze sempre più grandi.

Ma finora è mancato un materiale giusto per questo

scopo.

"La difficoltà era trovare un materiale in grado di i

solare dai disturbi ambientali l'informazione quantistica

veicolata dai fotoni, in modo da tenerli fermi per un

secondo circa e poterli sincronizzare", ha commentato

Mikael Afzelius, coautore dello studio.

"Inoltre, bisogna considerare che i fotoni viaggiano

a quasi 300.000 chilometri al secondo".

In altre parole, il materiale dovrebbe essere assai ben

isolato dal contesto e in grado di immagazzinare

ripetutamente fotoni con un'altissima frequenza.

E queste due richieste sono in contrasto tra loro.

L'idea dei ricercatori che si occupano di questo campo

d'indagine è usare qualche membro delle cosiddette

terre rare, un gruppo di 17 elementi.

Alcuni test effettuati in passato con elementi come

europio e praseodimio però avevano dato risultati

negativi.

"Così ci siamo rivolti a un elemento che finora aveva

ricevuto scarsa attenzione: l'itterbio, che ha numero

atomico 70", ha spiegato Nicolas Gisin.

Collocando l'itterbio in un campo magnetico con

caratteristiche opportune gli autori hanno osservato

che l'atomo di questo elemento diventa insensibile

ai disturbi ambientali.

Ciò lo rende la soluzione ideale per intrappolare

i fotoni e sincronizzarli.

Gli autori hanno trovato in sostanza un 'punto

magico' variando l'ampiezza e la direzione del

campo magnetico: in corrispondenza di questo

punto, il tempo di coerenza dell'itterbio, cioè il

tempo medio dopo il quale l'atomo viene

disturbato dall'ambiente circostante, aumenta

di oltre 1000 volte, pur lavorando ad alte

frequenze.

Raggiunto questo risultato, la prospettiva è

realizzare memorie e reti quantistiche a base

d'itterbio.

"Questo materiale apre la strada alla possibilità

di ottenere un network quantistico globale: è

da sottolineare quanto sia importante in questo

tipo di studi portare avanti la ricerca fondamentale

parallelamente a quella applicativa", hanno

concluso i ricercatori.