La ricerca recente offre una nuova prospettiva sull'utilizzo di strutture a semiconduttore su nanoscala per costruire computer ed elettronica più veloci. Letteralmente.

I ricercatori dell'Università di Pittsburgh e della Delft University of Technology rivelano nel numero online del 17 febbraio di Nanotecnologia della natura un nuovo metodo che preserva al meglio le unità necessarie per alimentare l'elettronica fulminea, noti come qubit (pronunciato CUE-bit). Il buco gira, piuttosto che gli spin degli elettroni, può mantenere i bit quantistici nello stesso stato fisico fino a 10 volte più a lungo di prima, trova il rapporto.

"In precedenza, il nostro gruppo e altri hanno usato spin di elettroni, ma il problema era che interagivano con gli spin dei nuclei, e quindi era difficile preservare l'allineamento e il controllo degli spin elettronici, " ha detto Sergey Frolov, professore assistente presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences di Pitt, che ha svolto il lavoro come borsista post-dottorato presso la Delft University of Technology nei Paesi Bassi.

Mentre i normali bit di calcolo contengono valori matematici pari a zero o uno, i bit quantistici vivono in una sovrapposizione nebbiosa di entrambi gli stati. È questa qualità, disse Frolov, che consente loro di eseguire più calcoli contemporaneamente, offrendo velocità esponenziale rispetto ai computer classici. Però, mantenere lo stato del qubit abbastanza a lungo per eseguire il calcolo rimane una sfida di vecchia data per i fisici.

"Per creare un computer quantistico praticabile, la dimostrazione di bit quantici di lunga durata, o qubit, è necessario, " ha detto Frolov. "Con il nostro lavoro, abbiamo fatto un passo avanti".

I fori all'interno del foro girano, Frolov ha spiegato, sono letteralmente spazi vuoti lasciati quando gli elettroni vengono estratti. Utilizzando filamenti estremamente sottili chiamati nanofili InSb (antimonide di indio), i ricercatori hanno creato un dispositivo simile a un transistor che potrebbe trasformare gli elettroni in buchi. Hanno quindi posizionato con precisione un foro in una scatola su nanoscala chiamata "punto quantico" e hanno controllato la rotazione di quel foro utilizzando campi elettrici. Questo approccio, caratterizzato da dimensioni su scala nanometrica e una maggiore densità di dispositivi su un chip elettronico, è molto più vantaggioso del controllo magnetico, che è stato tipicamente impiegato fino ad ora, disse Frolov.

"La nostra ricerca mostra che i buchi, o spazi vuoti, può produrre qubit di spin migliori degli elettroni per i futuri computer quantistici".

"Gli spin sono i magneti più piccoli del nostro universo. La nostra visione per un computer quantistico è connettere migliaia di spin, e ora sappiamo come controllare un singolo giro, " disse Frolov. "In futuro, vorremmo ampliare questo concetto per includere più qubit."