Il difetto, scoperto dai ricercatori delle Università di Manchester e Cambridge utilizzando un materiale sottile chiamato nitruro di boro esagonale (hBN), dimostra la coerenza di spin, una proprietà per cui uno spin elettronico può trattenere informazioni quantistiche, in condizioni ambientali. Hanno anche scoperto che queste rotazioni possono essere controllate con la luce.

Fino ad ora, solo pochi materiali a stato solido sono stati in grado di farlo, segnando un significativo passo avanti nelle tecnologie quantistiche.

I risultati, pubblicati su Nature Materials , confermano ulteriormente che la coerenza di spin accessibile a temperatura ambiente è più lunga di quanto i ricercatori inizialmente immaginassero potesse essere.

Carmem M. Gilardoni, coautrice dell'articolo e ricercatrice post-dottorato presso il Laboratorio Cavendish dell'Università di Cambridge, dove è stata condotta la ricerca, ha affermato:"I risultati mostrano che una volta che scriviamo un certo stato quantistico sullo spin di questi elettroni, queste informazioni vengono archiviate per circa 1 milionesimo di secondo, rendendo questo sistema una piattaforma molto promettente per le applicazioni quantistiche.

"Può sembrare breve, ma la cosa interessante è che questo sistema non richiede condizioni speciali:può immagazzinare lo stato quantico di spin anche a temperatura ambiente e senza la necessità di grandi magneti."

Il nitruro di boro esagonale (hBN) è un materiale ultrasottile costituito da strati impilati dello spessore di un atomo, simili a fogli di carta. Questi strati sono tenuti insieme dalle forze tra le molecole, ma a volte ci sono piccoli difetti tra questi strati chiamati "difetti atomici", simili a un cristallo con molecole intrappolate al suo interno. Questi difetti possono assorbire ed emettere luce che possiamo vedere e possono anche agire come trappole locali per gli elettroni.

A causa dei difetti dell’hBN, gli scienziati possono ora studiare come si comportano questi elettroni intrappolati, in particolare la proprietà dello spin, che consente agli elettroni di interagire con i campi magnetici. Possono anche controllare e manipolare gli spin degli elettroni utilizzando la luce all'interno di questi difetti a temperatura ambiente, qualcosa che non è mai stato fatto prima.

La dottoressa Hannah Stern, prima autrice dell'articolo e ricercatrice e docente presso la Royal Society University presso l'Università di Manchester, ha dichiarato:"Lavorare con questo sistema ci ha evidenziato il potere dell'indagine fondamentale di nuovi materiali. Per quanto riguarda il sistema hBN , come campo possiamo sfruttare le dinamiche degli stati eccitati in altre nuove piattaforme materiali da utilizzare nelle future tecnologie quantistiche.

"Ogni nuovo sistema promettente amplierà la gamma di materiali disponibili e ogni nuovo passo in questa direzione farà avanzare l'implementazione scalabile delle tecnologie quantistiche."

Il professor Richard Curry ha aggiunto:"La ricerca sui materiali per le tecnologie quantistiche è fondamentale per sostenere le ambizioni del Regno Unito in questo settore. Questo lavoro rappresenta un altro importante passo avanti da parte di un ricercatore dell'Università di Manchester nel campo dei materiali per le tecnologie quantistiche, rafforzando ulteriormente il mercato internazionale". impatto del nostro lavoro in questo campo."

Anche se c'è molto da indagare prima che sia abbastanza maturo per le applicazioni tecnologiche, la scoperta apre la strada a future applicazioni tecnologiche, in particolare nella tecnologia di rilevamento.

Gli scienziati stanno ancora cercando di capire come rendere questi difetti ancora migliori e più affidabili e stanno attualmente valutando fino a che punto possono estendere il tempo di conservazione dello spin. Stanno anche studiando se è possibile ottimizzare il sistema e i parametri del materiale che sono importanti per le applicazioni della tecnologia quantistica, come la stabilità del difetto nel tempo e la qualità della luce emessa da questo difetto.