Scoperta rivoluzionaria: immagazzinare informazioni quantistiche con singoli raggi X per una memoria più lunga

RomeUn team di ricercatori provenienti da diverse istituzioni, tra cui la Texas A&M University e l'Istituto Helmholtz di Jena, ha scoperto un nuovo metodo per immagazzinare e rilasciare impulsi a raggi X al livello di singolo fotone. Questa scoperta, pubblicata su Science Advances, potrebbe portare a importanti sviluppi nella rete e nel calcolo quantistico utilizzando fotoni a raggi X.

Memorie quantistiche più resistenti grazie ai nuclei

Le memorie quantistiche solitamente utilizzano fotoni ottici e gruppi di atomi. Tuttavia, la dottoressa Olga Kocharovskaya e il suo team hanno scoperto che impiegare gruppi di nuclei al posto degli atomi può prolungare la durata della memoria. Questo metodo funziona efficacemente anche in materiali solidi a temperatura ambiente. L'estensione del tempo di memoria è dovuta al fatto che le transizioni nucleari sono meno influenzate dai campi esterni grazie alle dimensioni ridotte dei nuclei.

Il nuovo protocollo del team prevede:

• Utilizzare assorbitori nucleari mobili per creare un pettine di frequenze nello spettro di assorbimento.
• Allineare un impulso breve con questo spettro per l'assorbimento da parte dei bersagli nucleari.
• Ri-emettere l'impulso con un ritardo dovuto allo spostamento Doppler inverso.

Il concetto si basa sulla variazione della frequenza dovuta al movimento, il che permette l'allineamento delle diverse parti della frequenza. Per ottenere questo risultato, hanno impiegato un sistema con un assorbitore fisso e sei assorbitori in movimento, creando un schema di frequenza a sette parti.

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Questo metodo può portare a memorie quantistiche forti e durature. L'uso della coerenza nucleare consente tempi di archiviazione più lunghi, poiché gli isomeri nucleari a vita più lunga possono essere sfruttati in modo più efficiente. Inoltre, questo protocollo può mantenere le informazioni intatte a livello di singolo fotone, dimostrando di essere un sistema di memoria quantistica affidabile nella gamma dei raggi X.

Le possibilità sono notevoli. Estendere le tecnologie quantistiche a lunghezze d'onda brevi è promettente perché riduce il rumore mediando le fluttuazioni su molti cicli ad alta frequenza. Ciò potrebbe portare a sistemi di elaborazione delle informazioni quantistiche più precisi e affidabili.

I prossimi passi del team sono riuscire a rilasciare pacchetti di fotoni immagazzinati quando necessario e creare connessioni fra diversi fotoni a raggi X duri. Queste connessioni, chiamate entanglement, sono cruciali per il trattamento delle informazioni nel calcolo quantistico. Questa ricerca potrebbe avere un grande impatto nello sviluppo futuro di computer e reti quantistiche.

Il successo del team nella dimostrazione del loro lavoro apre nuove possibilità nell'ottica quantistica utilizzando energie X. Il loro setup flessibile e affidabile potrebbe svolgere un ruolo cruciale nell'avanzamento delle tecnologie quantistiche, sfruttando le caratteristiche uniche dei fotoni X per fare progressi significativi nel campo.