Gli scienziati di Raytheon BBN Technologies hanno sviluppato un nuovo modo per rilevare un singolo fotone, o particella di luce, uno sviluppo con grandi applicazioni per sensori, comunicazioni e processori per computer quantistici esponenzialmente più potenti.

Il team ha pubblicato il suo lavoro, che si concentra sull'uso di un componente chiamato giunzione Josephson, nella rivista accademica Scienza . La scoperta si basa sulla precedente ricerca dello stesso team su un rilevatore di radiazioni a microonde 100, 000 volte più sensibile dei sistemi esistenti.

"Una giunzione Josephson nell'informatica quantistica è analoga a un transistor per l'elettronica moderna, quindi sono super importanti, " disse Kin Chung Fong, uno scienziato di elaborazione delle informazioni quantistiche presso Raytheon BBN Technologies e un ricercatore associato presso l'Università di Harvard. "Il nostro nuovo dispositivo consente a questa unità di base dell'informatica quantistica di comunicare attraverso un solo fotone. Migliorerà la velocità nella comunicazione e potrà rendere possibili le reti quantistiche e il rilevamento".

Ricercatori e laboratori di tutto il mondo hanno iniziato a costruire computer quantistici più grandi, cercando di sbloccare la promessa di un'elaborazione più rapida.

"In teoria i computer quantistici possono prendere il sopravvento dove i computer tradizionali esaurirebbero la potenza di elaborazione, "ha detto Brad Tousley, presidente di Raytheon BBN Technologies. "I computer quantistici sono particolarmente bravi a risolvere problemi di ottimizzazione critici. Un esempio potrebbe essere la progettazione assistita da computer di un sistema di grandi dimensioni come un aereo. Il calcolo quantistico consente un'analisi più finita di qualcosa come la forma di un'ala che mai. Elaborazione quotidiana fondamentale l'ottimizzazione è il primo problema che vorremmo affrontare con l'informatica quantistica".

La limitazione tecnica è stata il rumore di fondo che fa perdere memoria ai qubit, creare errori nella lavorazione. Mentre altri ricercatori vedono il rumore come un problema, Fong e il suo team vedono un'opportunità.

Il loro metodo funziona un po' come un'autostrada, dove le cariche superconduttive svolgono il ruolo delle automobili. In linea di principio, possono muoversi molto velocemente senza urtarsi l'un l'altro. Il rumore di fondo è come un'auto in panne nella corsia centrale:interrompe il flusso del traffico.

"L'interruzione potrebbe distruggere i dati nelle applicazioni di calcolo quantistico, " disse Fong. "Tuttavia, possiamo utilizzare questo stesso fenomeno per rilevare un singolo fotone, permettendo al traffico di continuare ad accelerare."

La scoperta fa parte di uno sforzo di ricerca presso Raytheon BBN Technologies, una sussidiaria di Raytheon Intelligence &Space. Raytheon BBN fornisce ricerca e sviluppo di tecnologie avanzate da oltre 70 anni, spesso fungendo da collegamento cruciale tra i militari e i ricercatori delle università. Come esempio, è stato uno dei primi nodi di ARPANET, il precursore di Internet finanziato dalla Defense Advanced Research Projects Agency, o DARPA. Gli scienziati di Raytheon BBN lavorano in portafogli di vasta portata, mentre l'ingegneria quantistica e l'informatica continuano a mostrare risultati promettenti per le capacità di prossima generazione.

"Questa scoperta consentirà ai processori quantistici di essere collegati come mai prima d'ora, " Ha detto Tousley. "Il prossimo passo è caratterizzare le prestazioni e scalare fino a più di un dispositivo in parallelo o collegare più dispositivi".

Il team di Raytheon BBN crede di avere l'esperienza di ingegneria dei sistemi per portare questa ricerca di base ad applicazioni più pratiche.

"Abbiamo riempito un vuoto tecnologico con la prima giunzione Josephson a rilevare un singolo fotone, " ha detto Fong. "È una tecnologia abilitante per il networking, comunicazione e calcolo. Stiamo davvero solo grattando la superficie".