Per sfruttare tecnologicamente le proprietà della fisica quantistica, gli oggetti quantistici e la loro interazione devono essere controllati con precisione. In molti casi, questo viene fatto usando la luce. I ricercatori dell'Università di Innsbruck e dell'Istituto di ottica quantistica e informazione quantistica (IQOQI) dell'Accademia austriaca delle scienze hanno ora sviluppato un metodo per indirizzare individualmente gli emettitori quantistici utilizzando impulsi di luce su misura. "Non solo è importante controllare e leggere individualmente lo stato degli emettitori, "dice Oriol Romero-Isart, "ma anche di farlo lasciando il sistema il più indisturbato possibile". Insieme a Juan Jose Garcia-Ripoll (visitatore IQOQI) dell'Instituto de Fisica Fundamental di Madrid, Il gruppo di ricerca di Romero-Isart ha ora studiato come utilizzare impulsi specificamente progettati per focalizzare la luce su un singolo emettitore quantistico.

Impulso luminoso autocomprimibile

"La nostra proposta si basa su impulsi luminosi cinguettanti, " spiega Silvia Casulleras, primo autore del lavoro di ricerca. "La frequenza di questi impulsi luminosi dipende dal tempo". Così, simile al cinguettio degli uccelli, la frequenza del segnale cambia nel tempo. Nelle strutture con determinate proprietà elettromagnetiche, come le guide d'onda, le frequenze si propagano a velocità diverse. "Se imposti correttamente le condizioni iniziali dell'impulso luminoso, il polso si comprime a una certa distanza, " spiega Patrick Maurer del team di Innsbruck. "Un'altra parte importante del nostro lavoro è stata dimostrare che l'impulso consente il controllo di singoli emettitori quantistici". Questo approccio può essere utilizzato come una sorta di telecomando per affrontare, Per esempio, singoli bit quantistici superconduttori in una guida d'onda o atomi vicino a un cristallo fotonico.

Ampia gamma di applicazioni

Nel loro lavoro, ora pubblicato in Lettere di revisione fisica , gli scienziati dimostrano che questo metodo funziona non solo con impulsi luminosi o elettromagnetici, ma anche con altre onde come oscillazioni reticolari (fononi) o eccitazioni magnetiche (magnoni). Il gruppo di ricerca guidato dal fisico sperimentale di Innsbruck Gerhard Kirchmair, vuole implementare il concetto di qubit superconduttori in laboratorio in stretta collaborazione con il team di teorici.