Nanophotonic rare-earth quantum memory with optically controlled retrieval

Per la prima volta, una team internazionale di scienziati che lavorano negli Stati Uniti e in Italia (California Institute of Technology, Università di Verona, Università di Parma, National Institute of Standards and Technology, Jet Propulsion Laboratory) ha sviluppato una memoria quantistica di tipo ottico avente dimensioni nanometriche ed adatta per un singolo chip di computer. Questa memoria è basata su cristalli di vanadato di ittrio (YVO4), contenenti quantità estremamente piccole dello ione neodimio (Nd3+), un elemento appartenente alla serie delle Terre Rare.

 La memoria quantistica immagazzina le informazioni in modo simile alle memorie tradizionali, ma attraverso singole particelle quantistiche, in questo caso fotoni di luce. Ciò avviene nello ione neodimio, che è responsabile dell'assorbimento ed emissione della luce, che danno luogo all'immagazzinamento e rilascio delle informazioni. Questo consente di sfruttare le caratteristiche eccezionali della meccanica quantistica (come la sovrapposizione, in cui un sistema quantistico può esistere in due stati distinti simultaneamente) per memorizzare i dati in modo più efficiente e sicuro.

 Un dispositivo di questo genere è un componente essenziale per il futuro sviluppo di reti ottiche che possano essere utilizzate per trasmettere informazioni a livello quantistico. Questa tecnologia non solo porta ad una estrema miniaturizzazione dei dispositivi di memoria quantistica, ma consente anche un migliore controllo delle interazioni tra singoli fotoni e atomi.

 I risultati della ricerca sono stati pubblicati il 29 settembre 2017 nella prestigiosa rivista "Science", Vol. 357, Pag. 1392–1395. L'Università di Verona ha contribuito a questo importante studio nella persona del Professor Marco Bettinelli, Ordinario di Chimica Generale ed Inorganica presso il Dipartimento di Biotecnologie, ed esperto nello studio delle interazioni fra luce e materiali di tipo inorganico.