La strada verso la realizzazione di computer quantistici più veloci e potenti potrebbe essere lastricata con una pietra preziosa chiamata cuprite. Le sue proprietà uniche lo hanno reso utile da tempo per la ricerca quantistica, ma un nuovo esperimento potrebbe fornire un trampolino di lancio per trasformare l’informatica.
La cuprite è una pietra preziosa formata da Cu2O e si trova in molti luoghi, ma gli unici grandi cristalli di cuprite provengono da un’unica miniera della Namibia, che si pensa sia esaurita. Sebbene abbia una bella sfumatura rossa, che lo porta ad essere conosciuto come rame rubino, non è ampiamente utilizzato in gioielleria in quanto è troppo morbido e le pietre sono solitamente minuscole, mentre quasi tutti i cupriti abbastanza grandi da interessare i gioiellieri provengono da una miniera a Onganja, in Namibia.
Perché la cuprite è così importante?
La cuprite è importante per i fisici perché produce eccitoni di Rydberg (quasiparticelle costituite da combinazioni legate di elettroni e lacune di elettroni) straordinariamente grandi e quindi più facili da studiare. Un team guidato dal dottor Hamid Ohadi dell’Università di St Andrews ha annunciato di aver accoppiato la luce agli eccitoni di cuprite Rydberg, creando le più grandi particelle ibride materia-luce mai create, ed i risultati sono pubblicati sulla rivista Nature Materials.
Einstein dimostrò che l’energia (compresa la luce) e la materia sono equivalenti, danno o prendono la divisione per la velocità della luce al quadrato, mentre invece i polaritoni di Rydberg formano un ponte tra i due, alternandosi tra luce e materia, e nel loro stato di materia, possono interagire tra loro, aprendo la porta a un tipo di computer quantistico noto come simulatore quantistico.
Come tutti i computer quantistici, i simulatori quantistici rompono il binario in cui le informazioni devono essere archiviate come zeri o uno, consentendo loro di essere archiviate come una via di mezzo, ciò consente di eseguire simultaneamente i processi che i computer esistenti eseguono in sequenza.
Sebbene i simulatori quantistici non possano svolgere una gamma di funzioni così ampia come altri computer quantistici sono teoricamente capaci, sono adatti a risolvere alcuni importanti problemi scientifici, e si spera che possano permetterci di comprendere il comportamento degli atomi a temperature molto basse e la struttura di piegatura, ad esempio, in modi che potrebbero portare a scoperte nella progettazione dei superconduttori e farmaceutici.
La costruzione di computer quantistici è uno dei grandi progetti scientifici del 21° secolo, con molti progetti diversi allo studio, tutti con vantaggi e svantaggi rispetto al resto.
“Realizzare un simulatore quantistico con la luce è il Santo Graal della scienza. Abbiamo fatto un enorme passo avanti in questo senso creando polaritoni di Rydberg, l’ingrediente chiave di esso”
ha affermato Ohadi in una nota.
I polaritoni sono stati creati lucidando un cristallo di cuprite di Onganja fino a renderlo più sottile dei capelli umani – solo 0,03 millimetri (0,0012 pollici) di spessore – e posizionandolo tra due specchi ultra-riflettenti. La luce è stata quindi intrappolata tra i due specchi, passando attraverso il cristallo per creare polaritoni Ryberg larghi 0,5 μm, 100 volte più grandi di quelli prodotti in precedenza.
Il prossimo passo è controllare i polaritoni per formare circuiti quantistici.
La miniera di Onganja è stata chiusa e allagata molti anni fa, quindi la sintesi di grandi pietre di cuprite potrebbe diventare una priorità, se non si riesce a trovare un’altra fonte naturale ma, fortunatamente, questo team è riuscito a prenderne uno su eBay.
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