I computer quantistici promettono di far progredire alcune aree dell'informatica complessa. Uno degli ostacoli al loro sviluppo, però, è il fatto che i fenomeni quantistici, che avvengono a livello delle particelle atomiche, possono essere gravemente colpiti dal "rumore" ambientale proveniente dall'ambiente circostante. Nel passato, gli scienziati hanno cercato di mantenere la coerenza dei sistemi raffreddandoli a temperature molto basse, Per esempio, ma le sfide restano. Ora, in una ricerca pubblicata in Comunicazioni sulla natura , scienziati del RIKEN Center for Emergent Matter Science e collaboratori hanno utilizzato la sfasatura per mantenere la coerenza quantistica in un sistema a tre particelle. Normalmente, lo sfasamento provoca la decoerenza nei sistemi quantistici.

I fenomeni quantistici sono generalmente ristretti al livello atomico, ma ci sono casi - come la luce laser e la superconduttività - in cui la coerenza dei fenomeni quantistici consente loro di essere espressi a livello macroscopico. Questo è importante per lo sviluppo dei computer quantistici. Però, sono inoltre estremamente sensibili all'ambiente, che distrugge la coerenza che li rende significativi.

Il gruppo, guidato da Seigo Tarucha del RIKEN Center for Emergent Matter Science, impostare un sistema di tre punti quantici in cui gli spin degli elettroni potrebbero essere controllati individualmente con un campo elettrico. Hanno iniziato con due spin di elettroni entangled in uno dei punti quantici finali, mantenendo vuoto il punto centrale, e trasferito uno di questi giri al punto centrale. Hanno quindi scambiato la rotazione del punto centrale con una terza rotazione nell'altra estremità utilizzando impulsi elettrici, così che il terzo giro era ora impigliato con il primo. L'intreccio è stato più forte del previsto, e sulla base di simulazioni, i ricercatori si sono resi conto che il rumore ambientale intorno al sistema era, paradossalmente, aiutando l'intreccio a formarsi.

Secondo Takashi Nakajima, il primo autore dello studio, "Abbiamo scoperto che questo deriva da un fenomeno noto come 'paradosso quantistico di Zenone, ' o 'paradosso di Turing, ' il che significa che possiamo rallentare un sistema quantistico con il semplice atto di osservarlo frequentemente. Questo è interessante, poiché provoca rumore ambientale, che normalmente rende un sistema incoerente, Qui, ha reso il sistema più coerente."

Tarucha, il leader della squadra, dice, "Questa è una scoperta molto eccitante, in quanto potrebbe potenzialmente aiutare ad accelerare la ricerca sull'espansione dei computer quantistici a semiconduttori, permettendoci di risolvere problemi scientifici che sono molto difficili sui sistemi informatici convenzionali."

Nakajima dice, "Un'altra area che è molto interessante per me è che un certo numero di sistemi biologici, come la fotosintesi, che operano in un ambiente molto rumoroso sfruttano la coerenza quantistica macroscopica, ed è interessante riflettere se un processo simile possa aver luogo."