Deformare nanoparticelle per migliorare la tecnologia dell'informatica quantistica

Deformare nanoparticelle per migliorare la tecnologia dell'informatica quantistica
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Le particelle dell'ordine dei nanometri esistono in varie forme: aste, sfere, cubi, vescicole, a forma di S, anelli... Ma cosa le rende così interessanti? Semplice, essendo così piccole, presentano proprietà quantistiche che non sono possono in alcun modo essere presenti in oggetti più grandi.

Dei ricercatori del Center for Nanoscale Materials (CNM) hanno recentemente pubblicato su Nature uno studio che riporta la causa che starebbe dietro ad una proprietà quantistica chiave relativa alle nanoparticelle chiamate "anelli quantistici a semiconduttore" (semiconductor quantum rings). In questo progetto, il team ha assemblato anelli circolari fatti di seleniuro di cadmio, un semiconduttore utile a far crescere queste nanoparticelle a forma di ciambella. Questi anelli quantistici, bidimensionali, sono materiali cristallini composti da pochi strati di atomi e hanno l'utile vantaggio, comune ai semiconduttori, di emettere fotoni se eccitati con un laser.

Xuedan Ma, un ricercatore della CNM, ha affermato che "Se si illumina un emettitore di fotoni bidimensionale con un laser, ci si aspetta che emetta luce lungo due assi. Ma quello che ci si aspetta non è necessariamente quello che si ottiene. Con nostra sorpresa, questi anelli bidimensionali possono emettere luce lungo un solo asse".

Il team ha osservato questo effetto rompendo la simmetria rotazionale della forma della ciambella (allungandola leggermente). "Con la rottura di questa simmetria, possiamo cambiare la direzione di emissione della luce. Possiamo così controllare come i fotoni escono dalla ciambella e ottenere un controllo direzionale coerente", dice Ma.

I ricercatori possono sintonizzare questa singola emissione per raccogliere efficacemente fotoni. Questa proprietà può trovare applicazione nella memorizzazione di informazioni quantistiche, nella comunicazione (d'altronde messaggiare con la meccanica quantistica non è semplice) e nell'informatica delle tecnologie future. "Dovrei aggiungere che la geometria non è l'unico fattore che causa questo effetto quantistico. Conta anche la struttura atomica del materiale, come spesso accade nei materiali su scala nanometrica", ha detto Ma. Una tecnologia quasi fantascientifica, come gran parte della fisica a questo livello!

FONTE: Phys.org
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