Il "Santo Graal" dei chip di calcolo quantistico a temperatura ambiente

I ricercatori dello Stevens Institute of Technology sono riusciti a far interagire dei fotoni tra di loro con un'efficienza senza precedenti; un processo necessario all'elaborazione dati ma fin'ora impossibile. Il tutto in vista di un futuro di tecnologie ottiche quantistiche per il calcolo, la comunicazione e il telerilevamento.

Il team, guidato da Yuping Huang, ha raggiunto questo risultato con l'ausilio di un chip (su scala nanometrica) che facilita l'interazione dei fotoni con un'efficienza ragguardevole. Per fare questo, hanno utilizzato un raggio laser, sparato in una microcavità scolpita in un cristallo. Mentre la luce laser rimbalza all'interno della cavità, i fotoni confinati interagiscono tra loro, producendo una risonanza armonica che fa sì che una parte della luce cambi lunghezza d'onda.

Huang e i suoi colleghi hanno di fatto migliorato l'efficienza di una tecnica già esistente, utilizzando un chip realizzato con niobato di litio su un isolante, un materiale che riesce ad interagire con la luce. Chen, tra gli autori dello studio, ha spiegato che per plasmare la cavità sul chip, e anche per scegliere il modo in cui i fotoni si muovono in essa, sono necessarie decine di fasi molto delicate di nanofabbricazione. "Siamo tra i primi gruppi a padroneggiare tutte queste fasi di nanofabbricazione per costruire questo sistema: che è la ragione per cui abbiamo potuto ottenere questo risultato per primi", ha detto.

Il prossimo passo? aumentare il "fattore Q", cioè la capacità della cavità di cristallo di confinare e far ricircolare la luce. Il team ha già individuato modi per aumentare il loro fattore Q di almeno 10 volte, ma ogni livello in più rende il sistema più sensibile anche alle più piccole fluttuazioni di temperatura.

L'obiettivo finale del team di Stevens è la tecnologia necessaria alla creazione di componenti di calcolo quantistico. Chen ammette che sono ancora lontani da quel punto. "È il Santo Graal", ha detto Chen, "E sulla strada per il Santo Graal, ci stiamo rendendo conto di un sacco di fisica che nessuno ha mai fatto prima". D'altronde la legge di Neven ci assicura che stiamo andando sempre più veloci in questa direzione.