The Signal
NVision testa qubit organici per chip quantistici fotonici
NVision ha annunciato uno studio pubblicato su Nature che dimostra il controllo ottico dello spin di una singola molecola organica, un passo verso qubit molecolari per chip fotonici. L’azienda, con sede a Ulm, collabora con HyperLight per s
Quantum.world Team · Scritto con l’IA · verificato ·
«Il sistema presenta righe a fonone zero strette, stabilità spettrale per oltre un’ora, transizioni ottiche selettive rispetto allo spin e risonanza magnetica di una singola molecola rilevata otticamente.»
Simon Roggors et al., «A Single-Molecule Spin-Photon Interface»
Il risultato di NVision porta una molecola organica progettata chimicamente a svolgere un ruolo più spesso associato ai difetti nei cristalli solidi: quello di un qubit di spin a cui si può accedere mediante la luce. L’azienda ha annunciato la pubblicazione su Nature il 28 ottobre, insieme a una partnership con l’azienda statunitense di fotonica HyperLight per sviluppare i suoi primi chip. Lo studio dimostra l’interfaccia a livello molecolare; la partnership per i chip è un passo distinto verso l’integrazione di quel materiale nell’hardware fotonico.
Da una molecola di carbene a un’interfaccia fotonica
Lo studio si concentra su un carbene con stato fondamentale di tripletto incorporato in un cristallo ospite. Il suo spin elettronico può essere controllato e letto otticamente, mentre la molecola emette fotoni che potrebbero creare un collegamento tra un qubit stazionario e un circuito fotonico. Questa combinazione è alla base dei Photonic Integrated Quantum Circuits, o PIQC, proposti da NVision.
Il CTO di NVision Ilai Schwartz ha dichiarato a Reuters: «Abbiamo trovato questa molecola “Riccioli d’oro”». Secondo Reuters, l’azienda ha usato l’AI per simulare centinaia di molecole candidate, poi ne ha sintetizzate circa 40 prima di individuarne una che, a suo dire, può formare uno strato sottile su un chip convenzionale. Il processo si basa su materiali organici affini a quelli usati negli schermi OLED, anche se gli esperimenti descritti nello studio riguardano una molecola incorporata in un cristallo, non un chip completo.
Coerenza di millisecondi a 4,5 kelvin
I ricercatori dimostrano transizioni ottiche dello spin e risonanza magnetica rilevata otticamente a livello di singola molecola. Con impulsi di disaccoppiamento dinamico misurano 2,2 millisecondi di coerenza dello spin; il tempo di rilassamento dello spin misurato è di 21 millisecondi. Questi risultati sono ottenuti a 4,5 kelvin, in condizioni criogeniche di laboratorio.
La differenza tra queste misure è importante: una sequenza Hahn-echo produce 12,2 microsecondi di coerenza, contro i 2,2 millisecondi ottenuti con la più lunga sequenza di disaccoppiamento dinamico XY8. Il risultato dipende quindi dall’applicazione di impulsi di controllo ripetuti per sopprimere il rumore ambientale. Lo studio riferisce inoltre che le singole righe ottiche restano stabili per oltre un’ora, una proprietà utile per accedere ripetutamente a uno specifico emettitore.
La partnership con HyperLight punta ora all’integrazione nei chip
Reuters riferisce che NVision e HyperLight intendono realizzare insieme i primi chip della startup. L’amministratore delegato di NVision Sella Brosh ha dichiarato a Reuters che l’azienda intende costruire un computer completo, anziché vendere soltanto le proprie molecole: «Vogliamo occuparci di tutto: fabbricare i chip, depositare le molecole e realizzare su di essi tutta la correzione degli errori». Ha detto che il prodotto finale sarebbe «un computer pronto per essere installato in un rack».
La partnership mira a integrare i qubit molecolari con i circuiti fotonici integrati, che instradano la luce attraverso componenti su scala di chip. Nell’architettura di NVision, i fotoni dovrebbero collegare i qubit senza che ciascuno debba trovarsi accanto a quello con cui comunica. L’annuncio di ottobre definisce un piano di sviluppo, non dimostra che quei collegamenti sul chip o la correzione degli errori su scala di computer funzionino già.
L’esperimento non arriva ancora a un chip quantistico
Il progresso descritto nello studio consiste nel controllo e nella lettura ottica dello spin di una singola molecola in un cristallo ospite. Non presenta un processore funzionante né una dimostrazione di qubit collegati attraverso un chip fotonico. Questa distinzione definisce la prossima prova ingegneristica: verificare se le proprietà misurate della molecola possano essere preservate quando il materiale viene integrato con l’hardware fotonico.
Per ora, NVision ha dimostrato un singolo emettitore molecolare il cui stato di spin può essere letto mediante la luce a 4,5 kelvin. HyperLight è il partner indicato per il primo tentativo di realizzare chip; l’esperimento descritto nello studio resta una misura criogenica su una singola molecola.