Fonte: Le Scienze30 luglio 2018
(Cortesia: Unige) L'itterbio, un elemento delle cosiddetteterre rare, è l'ideale per realizzare memoriequantistiche in grado di intrappolare esincronizzare ad alta frequenza i fotoni chegarantiscono una crittografia dellecomunicazioni digitali(red)
computer sciencematerialiUna rete di computer che basano il lorofunzionamento sulla meccanica quantistica,con una capacità di calcolo inarrivabile perle macchine attuali basate sull'elettronica.E anche impossibili da violare senza distruggerel'informazione stessa.È uno degli obiettivi della computer science, eda oggi sembra più vicino, grazie al risultato
descritto su "Nature Materials" da ricercatoridell'Università di Ginevra in collaborazione conil CNRS francese.Cuore del risultato è una memoria quantisticaa base dell'elemento chimico itterbio, che soddisfaimportanti richieste tecniche che erano fuori portata.La crittografia quantistica oggi usa fibre ottichelunghe centinaia di chilometri, protette da unelevato grado di sicurezza.Chi volesse infatti copiare o intercettare l'informa-zione che trasmettono determinerebbe lascomparsa dell'informazione stessa.La volatilità dell'informazione veicolata daquesti sistemi rende tuttavia anche impossibileamplificare il segnale e propagarlo su distanzeancora più lunghe.
Particolare del dispositivo che ha testato lanuova memoria a base di itterbio.(Cortesia: Unige) Per aggirare il problema, i ricercatori stanno lavorando su memorie quantistichein grado di catturare i fotoni che viaggiano attraversole fibre ottiche e di sincronizzarli in modo da poterlidiffondere su distanze sempre più grandi.Ma finora è mancato un materiale giusto perquesto scopo."La difficoltà era trovare un materiale in gradodi isolare dai disturbi ambientali l'informazionequantistica veicolata dai fotoni, in modo da tenerlifermi per un secondo circa e poterli sincronizzare",ha commentato Mikael Afzelius, coautore dellostudio."Inoltre, bisogna considerare che i fotoniviaggiano a quasi 300.000 chilometri al secondo".In altre parole, il materiale dovrebbe essereassai ben isolato dal contesto e in grado diimmagazzinare ripetutamente fotoni conun'altissima frequenza. E queste due richiestesono in contrasto tra loro.L'idea dei ricercatori che si occupano di questocampo d'indagine è usare qualche membro dellecosiddette terre rare, un gruppo di 17 elementi.Alcuni test effettuati in passato con elementicome europio e praseodimio però avevano datorisultati negativi."Così ci siamo rivolti a un elemento che finoraaveva ricevuto scarsa attenzione: l'itterbio, cheha numero atomico 70", ha spiegato Nicolas Gisin.Collocando l'itterbio in un campo magnetico concaratteristiche opportune gli autori hanno osservatoche l'atomo di questo elemento diventa insensibileai disturbi ambientali.Ciò lo rende la soluzione ideale per intrappolarei fotoni e sincronizzarli.Gli autori hanno trovato in sostanza un 'puntomagico' variando l'ampiezza e la direzione delcampo magnetico: in corrispondenza di questopunto, il tempo di coerenza dell'itterbio, cioè iltempo medio dopo il quale l'atomo viene disturbatodall'ambiente circostante, aumenta di oltre 1000volte, pur lavorando ad alte frequenze.Raggiunto questo risultato, la prospettiva è realizzare memorie e reti quantistiche a based'itterbio."Questo materiale apre la strada alla possibilitàdi ottenere un network quantistico globale: è dasottolineare quanto sia importante in questo tipodi studi portare avanti la ricerca fondamentaleparallelamente a quella applicativa", hannoconcluso i ricercatori.