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Teletrasporto quantistico di informazioni all'interno di un diamante

08.07.2019

Gli scienziati giapponesi hanno implementato con successo il teletrasporto quantistico.

"Il teletrasporto quantistico consente di trasferire informazioni quantistiche in uno spazio diverso e inaccessibile", ha affermato Hideo Kosaka, professore di ingegneria alla Yokohama National University e autore dello studio. "Consente inoltre di trasferire le informazioni alla memoria quantistica senza esporre o distruggere i dati già archiviati", ha aggiunto.

In questo caso, lo "spazio inaccessibile" era costituito da atomi di carbonio all'interno del diamante. Un diamante è composto da atomi interconnessi ma sufficientemente separati, il che lo rende un mezzo ideale per testare la meccanica del teletrasporto. Nel suo nucleo, ogni atomo di carbonio contiene sei protoni e neutroni circondati da sei elettroni rotanti. Pertanto, quando gli atomi si legano in un'unica struttura a diamante, formano un reticolo particolarmente forte. Ma, naturalmente, può contenere difetti, ad esempio quando un atomo di azoto prende accidentalmente il posto di un atomo di carbonio. Un tale difetto è chiamato centro vacante di azoto. Circondato da atomi di carbonio, la struttura del nucleo dell'atomo di azoto crea quello che Kosaka chiama nanomagnete.

Per manipolare l'elettrone e l'isotopo di carbonio nel centro vacante, Kosaka e il team hanno attaccato un filo di circa un quarto della larghezza di un capello umano alla superficie del diamante. Successivamente, hanno creato un campo magnetico oscillante attorno al diamante utilizzando la radiazione a microonde. Un "nanomagnete" di azoto è stato utilizzato per fissare l'elettrone. Quindi, utilizzando le onde radio e le onde elettriche, il team ha fatto intrecciare lo spin dell'elettrone con lo spin nucleare del carbonio in modo che diventino effettivamente una cosa sola e non possano più essere considerati separatamente l'uno dall'altro. In questo momento, un fotone contenente informazioni quantistiche viene introdotto nel sistema e l'elettrone lo assorbe. Di conseguenza, la carica viene trasferita dall'elettrone al carbonio e lo polarizza, e insieme a questo vengono trasferite anche le informazioni quantistiche.

Gli scienziati hanno definito il loro dispositivo un "ripetitore quantistico" e con il suo aiuto è possibile trasmettere singole porzioni di informazioni da un nodo all'altro attraverso un campo quantistico. L'obiettivo finale dell'esperimento sono i ripetitori scalabili che consentiranno il teletrasporto di informazioni su grandi volumi. Naturalmente, non farà a meno dei computer quantistici distributivi che saranno in grado di eseguire calcoli più seri.

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