Scienziati di NUST MISIS (Russia) insieme a colleghi svedesi, Ungheria e Stati Uniti, trovato un modo per produrre qubit stabili che funzionano a temperatura ambiente, in contrasto con la maggior parte degli analoghi esistenti. Questo apre nuove prospettive per la creazione di un computer quantistico. Inoltre, i risultati della ricerca possono già essere utilizzati per creare magnetometri ad alta precisione, biosensori e nuove tecnologie quantistiche di Internet. L'articolo è pubblicato su Comunicazioni sulla natura .

Un bit quantistico (qubit) è la più piccola unità di memorizzazione dei dati nei sistemi quantistici, analogo al ben noto bit nei processi di calcolo classici. Finora, sono stati creati solo prototipi di un computer quantistico, ma gli scienziati concordano sul fatto che in futuro, un computer del genere avrà incredibili capacità di calcolo. Allo stesso tempo, le tecnologie quantistiche sono già in uso in diversi settori, come linee di comunicazione ultra sicure.

Uno dei problemi principali è l'instabilità dei qubit e le condizioni di temperatura estremamente basse richieste per il loro funzionamento. Oggi, i tipi più popolari di qubit sono quelli su materiali superconduttori o su singoli atomi. Sia il primo che il secondo esistono solo a temperature estremamente basse, richiedendo enormi costi per il raffreddamento costante del sistema. I materiali semiconduttori possono diventare un promettente analogo. Per esempio, è noto che un qubit può essere creato su un difetto puntuale in un reticolo di diamante. Il difetto si verifica per la sostituzione di un atomo di carbonio (C) con un atomo di azoto (N), con un difetto, posto vacante (V) nelle vicinanze. È stato già dimostrato che un tale qubit funzionerebbe con successo a temperatura ambiente.

Scienziati della National University of Science and Technology MISIS (Russia) e Linköping University (Svezia) insieme a colleghi ungheresi e statunitensi hanno trovato un modo per produrre qubit semiconduttori stabili utilizzando un altro materiale, carburo di silicio (SiC). Questo è molto più semplice ed economico rispetto al diamante. Il SiC era già considerato un materiale promettente per la creazione di qubit, ma a volte, tali qubit si sono immediatamente degradati a temperatura ambiente. Quindi, gli scienziati miravano a capire la modifica strutturale che avrebbe garantito un funzionamento stabile dei qubit.

"Per creare un qubit, un difetto puntiforme in un reticolo cristallino viene eccitato usando il laser, e quando viene emesso un fotone, questo difetto comincia a risplendere. È stato precedentemente dimostrato che si osservano sei picchi nella luminescenza di SiC, denominati da PL1 a PL6, rispettivamente. Abbiamo scoperto che ciò è dovuto a un difetto specifico, dove un singolo strato atomico "spostato", chiamato un errore di impilamento, appare vicino a due posizioni vacanti nel reticolo, ", afferma il professor Igor Abrikosov dell'Università di Linköping.

Ora che è noto quale caratteristica strutturale farà funzionare i qubit SiC a temperatura ambiente, questa caratteristica può essere creata artificialmente, ad esempio, mediante deposizione chimica da vapore. Questo sviluppo apre nuove prospettive per la creazione di un computer quantistico in grado di funzionare a temperatura ambiente. Inoltre, secondo gli scienziati, i risultati possono già essere utilizzati per creare magnetometri ad alta precisione, biosensori e nuove tecnologie quantistiche di Internet.