(PhysOrg.com) -- L'enigmatico punto quantico è l'elemento base per i computer quantistici. I fisici dell'EPFL hanno sviluppato una nuova teoria che mostra che la simmetria dei punti è sufficiente per spiegare la maggior parte delle loro intriganti proprietà ottiche.

I fisici hanno creato un punto piramidale alto poco meno di 100 nanometri, circa 200 atomi per lato. Applicando tensione a questa struttura in miniatura, gli scienziati hanno creato un dispositivo in grado di emettere luce, che potrebbero quindi essere utilizzati in futuri componenti di computer quantistici. Ma la strada per questo nuovo tipo di elaborazione è ancora lunga, soprattutto perché determinare le proprietà ottiche di questi punti quantici è uno sforzo complicato e ad alta intensità di calcolo. Marc-André Dupertuis e il suo team del Laboratorio di Fisica delle Nanostrutture dell'EPFL hanno proposto, e verificato osservativamente, una nuova teoria fisica che non solo riduca il tempo necessario per eseguire questi calcoli, ma anche, e soprattutto, ci permette semplicemente di comprendere meglio la natura di questi strani oggetti.

Quando le cariche elettriche vengono iniettate nei punti quantici, iniziano a vibrare. Questo è ciò che i fisici chiamano la funzione d'onda, che in questo caso vibra un po' come la testa di un tamburo. Si potrebbe pensare che simulare queste vibrazioni sia estremamente complesso, ma Dupertuis si rese conto che il comportamento ondulatorio, e quindi la luce emessa dal punto quantico, potrebbe essere sufficientemente determinato dalla simmetria. A causa di ciò, il calcolo potrebbe essere semplificato utilizzando uno strumento matematico familiare noto come teoria dei gruppi.

Migliore comprensione sul retro di un tovagliolo

La forza di questo approccio è la sua relativa semplicità. I fisici possono dedurre le proprietà ottiche dei punti quantici in base a simmetrie che sospettano ci siano, e poi verificare sperimentalmente la presenza delle simmetrie. “I calcoli che fino ad ora richiedevano i supercomputer possono ora essere sostituiti da altri calcoli che possono essere eseguiti sul retro di un tovagliolo, ” dice Dupertuis.

Dupertuis ha dovuto superare una seria difficoltà per elaborare la teoria:doveva essere in grado di semplificarla a sufficienza, pur tenendo conto delle strane proprietà che governano il mondo quantistico. Immagina una torta tagliata a fette simmetriche, ma i cui bordi non sembrano tutti uguali; dovresti disporre le fette in un ordine specifico per rimettere insieme la torta. Questo è il tipo di sfida matematica e quantistica che il fisico sta affrontando.

Un progresso promettente

a parte questo ostacolo, il metodo è molto promettente. “Utilizzando metodi di osservazione comprovati, possiamo dedurre con precisione l'esatta simmetria del punto quantico, così come le proprietà della carica elettrica che contiene e anche che tipo di fotoni emetterà.” Queste informazioni saranno utili nella progettazione di nuovi dispositivi che potrebbero essere utilizzati nei computer quantistici.