Controllo dei singoli elettroni per nuovi dispositivi
I computer quantici si basano sullo sfruttamento di qubit, l'analogo quantico del bit classico. Mentre il bit classico può esistere solo come 0 o 1, i qubit possono esistere contemporaneamente in più di uno stato e, infatti, in un numero infinito di sovrapposizioni di due stati in qualsiasi momento. I qubit salvano informazioni in base allo spin di un elettrone (a volte chiamato "spin up" e "spin down"), una proprietà legata all'orientamento del suo momento angolare intrinseco. Il controllo e la manipolazione dello spin degli elettroni sono quindi alla base dei dispositivi di informatica quantica di domani. Un controllo eccellente dello spin di singoli elettroni è stato ottenuto in piccole parti di materiale semiconduttore (punti quantici). Ma il trasporto coerente di uno spin elettronico da un posto ad un altro e quindi la possibilità di interazioni non locali tra qubit è il pezzo mancante del puzzle. Gli scienziati europei hanno cercato di trovare questo pezzo mancante dimostrando il trasferimento coerente tra due punti quantici con i finanziamenti del progetto Spintransfer ("Coherent transport of a single electron spin in semiconducting nanostructures"). Dopo aver sviluppato con successo le tecniche per la nanofabbricazione di strutture a punti e la tecnologia per rilevare lo stato degli elettroni, gli scienziati hanno dimostrato un trasferimento efficiente di un singolo elettrone da un punto quantico ad un altro distante da esso. Inoltre il trasferimento è avvenuto su una scala temporale di nanosecondi, di importanza fondamentale per usare la tecnologia in calcoli rapidi, necessari all'informatica quantica. Tra i risultati più importanti l'equipe di Spintransfer ha dimostrato la capacità di separare due elettroni in uno stato di singoletto (accoppiamento con spin opposti) per produrre potenzialmente una coppia distante di elettroni entangled. Entanglement indica che lo stato di uno induce uno stato correlato nell'altro, anche se si possono separare e non essere più accoppiati. I risultati sono stati pubblicati nella prestigiosa rivista Nature e in diversi comunicati stampa a livello mondiale. Gli esperimenti innovativi di Spintransfer e i relativi progressi scientifici aprono la strada a nuovi interessanti settori di studio sul trasporto coerente di singoli elettroni. Hanno avvicinato la comunità scientifica e i consumatori a dispositivi di spintronica avanzati sfruttando lo spin degli elettroni per nuove funzionalità.
