Nel mondo dell’elettronica quantistica, dove ogni particella conta e ogni trilionesimo di secondo può fare la differenza, un gruppo di ricercatori britannici ha compiuto un passo che potrebbe rivoluzionare i dispositivi del futuro. Gli scienziati del National Physical Laboratory del Regno Unito sono riusciti a rilevare singoli elettroni con una precisione temporale di sei trilionesimi di secondo, aprendo prospettive inedite per circuiti quantistici di nuova generazione. Un risultato che segna una svolta fondamentale rispetto ai limiti dell’elettronica tradizionale.
La sfida dell’elettronica a singola particella
I circuiti convenzionali si basano sul movimento di miliardi di elettroni, ma questa abbondanza genera inevitabili interazioni che riducono l’efficienza complessiva. Il team guidato da Masaya Kataoka ha affrontato il problema sviluppando un metodo in grado di isolare e misurare il comportamento di elettroni singoli. L’esperimento si basa su un wafer ultrasottile di arseniuro di gallio, nel quale due elettroni vengono iniettati da punti diversi e fatti muovere a velocità altissima. Quando si avvicinano, la repulsione elettrica ne devia le traiettorie, rendendo osservabile la loro interazione.
La vera innovazione risiede nel metodo di rilevamento. I ricercatori hanno seguito il percorso di un elettrone utilizzandolo come “sensore” per rilevare la presenza dell’altro. Come spiega Kataoka, è “il sensore più piccolo del mondo, un elettrone, che rileva l’oggetto più piccolo del mondo, un altro elettrone”. Questa tecnica ha permesso di ottenere un tempo di risposta cento volte più rapido rispetto ai metodi precedenti, raggiungendo finalmente la scala temporale in cui avvengono le interazioni tra particelle.
Verso una nuova generazione di dispositivi quantistici
Secondo diversi esperti, questa conquista rappresenta una pietra miliare nello sviluppo di tecnologie basate su elettroni singoli. Trattandosi di particelle quantistiche, i dispositivi futuri potrebbero sfruttarne direttamente le proprietà di sovrapposizione ed entanglement, analogamente a quanto avviene con i fotoni nell’informatica quantistica, ma con il vantaggio di dimensioni molto più ridotte. Inoltre, questi sistemi potrebbero essere integrati direttamente sui chip, rendendo le applicazioni pratiche più vicine alla realtà.
L’impatto non riguarda solo i circuiti quantistici. Migliorando le cosiddette “pompe di elettroni” usate nell’esperimento, i ricercatori puntano a perfezionare anche lo standard di riferimento per la misura della corrente elettrica, con possibili benefici per la metrologia e l’elettronica di precisione.
Il controllo di elettroni singoli con una simile accuratezza temporale segna l’inizio di una nuova fase: dai sensori ultrasensibili ai processori quantistici compatti, le applicazioni che potrebbero nascere da questa tecnologia hanno il potenziale per ridefinire il panorama dell’elettronica nei prossimi decenni.
