I ricercatori del Naval Research Laboratory (NRL) degli Stati Uniti hanno sviluppato una nuova tecnica che potrebbe consentire futuri progressi nella tecnologia quantistica.

La tecnica comprime i punti quantici, minuscole particelle fatte di migliaia di atomi, per emettere singoli fotoni (singole particelle di luce) con esattamente lo stesso colore e con posizioni che possono essere distanti meno di un milionesimo di metro.

"Questa svolta potrebbe accelerare lo sviluppo delle tecnologie dell'informazione quantistica e dell'informatica ispirata al cervello, "ha detto Allan Bracker, un chimico dell'NRL e uno dei ricercatori del progetto.

Affinché i punti quantici possano "comunicare" (interagire), devono emettere luce alla stessa lunghezza d'onda. La dimensione di un punto quantico determina questa lunghezza d'onda di emissione. Però, così come non esistono due fiocchi di neve uguali, non esistono due punti quantici che abbiano esattamente le stesse dimensioni e la stessa forma, almeno quando vengono inizialmente creati.

Questa variabilità naturale rende impossibile per i ricercatori creare punti quantici che emettono luce esattamente alla stessa lunghezza d'onda [colore], ha detto il fisico dell'NRL Joel Grim, il ricercatore capo del progetto.

"Invece di creare punti quantici perfettamente identici per cominciare, cambiamo la loro lunghezza d'onda in seguito avvolgendoli con ossido di afnio cristallizzato al laser, " disse Grim. "La pellicola termoretraibile stringe i punti quantici, che sposta la loro lunghezza d'onda in un modo molto controllabile."

Mentre altri scienziati hanno dimostrato in passato la "sintonizzazione" delle lunghezze d'onda dei punti quantici, questa è la prima volta che i ricercatori lo raggiungono con precisione sia nella lunghezza d'onda che nella posizione.

"Questo significa che possiamo farlo non solo per due o tre, ma per molti punti quantici in un circuito integrato, che potrebbe essere utilizzato per ottica, piuttosto che informatica elettrica, " ha detto Braker.

L'ampia gamma di competenze dei ricercatori e risorse scientifiche presso l'NRL ha permesso al team di testare vari approcci per realizzare questo punto di svolta quantistico in un lasso di tempo relativamente breve.

"NRL dispone di strutture interne per la crescita dei cristalli, fabbricazione di dispositivi, e misure ottiche quantistiche, "Ha detto Grim. "Ciò significa che potremmo coordinare immediatamente i nostri sforzi per concentrarci sul rapido miglioramento delle proprietà del materiale".

Secondo Grim e Bracker, questa pietra miliare nella manipolazione dei punti quantici potrebbe gettare le basi per progressi futuri in una serie di aree.

"Il nuovo metodo della NRL per sintonizzare la lunghezza d'onda dei punti quantici potrebbe consentire nuove tecnologie che utilizzano le strane proprietà della fisica quantistica per l'informatica, comunicazione e rilevamento, " Ha detto Bracker. "Potrebbe anche portare a un calcolo 'neuromorfo' o ispirato al cervello basato su una rete di minuscoli laser".

Anche le applicazioni in cui lo spazio e l'efficienza energetica sono fattori limitanti possono trarre vantaggio da questo approccio innovativo, ricercatori hanno detto.