Comunicazioni online ultra sicure, completamente indecifrabile se intercettato, è un passo avanti con l'aiuto di una scoperta pubblicata di recente dal fisico dell'Università dell'Oregon Ben Alemán.

Alemán, membro del Centro per l'Ottica dell'UO, Molecolare, e scienza quantistica, ha creato atomi artificiali che funzionano in condizioni ambientali. La ricerca, pubblicato sulla rivista Nano lettere , potrebbe essere un grande passo avanti negli sforzi per sviluppare reti di comunicazione quantistiche sicure e calcolo quantistico completamente ottico.

"La grande svolta è che abbiamo scoperto un semplice, modo scalabile per nanofabbricare atomi artificiali su un microchip, e che gli atomi artificiali lavorano in aria e a temperatura ambiente, " disse Alemán, anche membro del Materials Science Institute dell'UO.

"I nostri atomi artificiali consentiranno molte nuove e potenti tecnologie, " ha detto. "In futuro, potrebbero essere usati in modo più sicuro, più sicuro, comunicazioni totalmente private, e computer molto più potenti che potrebbero progettare farmaci salvavita e aiutare gli scienziati a ottenere una comprensione più profonda dell'universo attraverso il calcolo quantistico".

Giosuè Ziegler, un dottorando ricercatore nel laboratorio di Alemán, e colleghi hanno praticato fori, larghi 500 nanometri e profondi quattro nanometri, in un sottile foglio bidimensionale di nitruro di boro esagonale, che è anche conosciuto come grafene bianco a causa del suo colore bianco e dello spessore atomico.

Per praticare i fori, il team ha utilizzato un processo che ricorda il lavaggio a pressione, ma invece di un getto d'acqua usa un raggio concentrato di ioni per incidere cerchi nel grafene bianco. Hanno quindi riscaldato il materiale in ossigeno ad alte temperature per rimuovere i residui.

Utilizzando la microscopia ottica confocale, Ziegler osservò poi minuscole macchie di luce provenienti dalle regioni perforate. Dopo aver analizzato la luce con tecniche di conteggio dei fotoni, scoprì che i singoli punti luminosi emettevano luce al livello più basso possibile, un singolo fotone alla volta.

Questi punti luminosi modellati sono atomi artificiali e possiedono molte delle stesse proprietà degli atomi reali, come l'emissione di un singolo fotone.

Con il successo del progetto, Alemán ha detto, l'UO è ora all'avanguardia negli sforzi per sviluppare tali materiali nella ricerca quantistica. E questo fa sorridere Alemán.

Quando è entrato a far parte dell'UO nel 2013, aveva progettato di perseguire l'idea che gli atomi artificiali potessero essere creati nel grafene bianco. Però, prima che Alemán potesse mettere in moto la propria ricerca, un altro team universitario ha identificato atomi artificiali in scaglie di grafene bianco.

Alemán ha quindi cercato di basarsi su quella scoperta. Fabbricare gli atomi artificiali è il primo passo per sfruttarli come sorgenti di singole particelle di luce nei circuiti fotonici quantistici, Egli ha detto.

"Il nostro lavoro fornisce una fonte di singoli fotoni che potrebbero agire come portatori di informazioni quantistiche o come qubit. Abbiamo modellato queste fonti, creando quanti ne vogliamo, dove vogliamo, " ha detto Alemán. "Vorremmo modellare questi emettitori di fotoni singoli in circuiti o reti su un microchip in modo che possano parlare tra loro, o ad altri qubit esistenti, come gli spin allo stato solido o i qubit di circuiti superconduttori".