Con i diamanti il Cnr potenzia la quantistica per l’imaging medicale

Un gruppo di ricerca internazionale coordinato dal ricercatore canadese Shane Eaton dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR (IFN-CNR) di Milano, in collaborazione con l’Università di Calgary, ha realizzato un dispositivo integrato che consente di aumentare le prestazioni di un computer quantistico grazie a quBit (bit quantistici) a base di diamanti.

Al team hanno preso parte anche la direttrice dell’IFN, Professoressa Roberta Ramponi e il ricercatore Indiano Dottor Vibhav Bharadwaj.

Rispetto ai bit tradizionali dei computer classici, i bit quantistici possono essere usati per fare dei calcoli ultraveloci.

In più i quBit possono essere sfruttati come sensori ultrasensibili per campi magnetici ottenendo una risoluzione nanometrica che assicura performance ottimali in molti settori, a partire dall’imaging medicale.

Si sfrutta un difetto

Per creare quBit particolarmente potenti il team di ricerca è riuscito a utilizzare una peculiarità del diamante, detta in gergo difetto: nel reticolo di atomi di carbonio, al posto di due atomi adiacenti si trovano un atomo di azoto e un posto libero.

Usando un laser acquistato grazie al finanziamento ottenuto dal progetto del MIUR “SIR Scientific Indipendent of Young Researchers”, il team è riuscito a modificare le caratteristiche fisiche dei diamanti, mettendo in comunicazione tra loro i difetti. È stato così possibile realizzare una rete 3D di quBit in uno stesso diamante.

La descrizione del metodo è stata pubblicata sulla rivista Optics Letters.

In una nota Shane Eaton dichiara che «L’applicazione concreta di questa scoperta è molto variegata: con un computer quantistico fatto da quBit scritti nel diamante potremmo eseguire calcoli molto più veloci per risolvere dei problemi con tantissime variabili, sia per sistemi nanometrici sia a livello macro, legati per esempio allo studio dei cambiamenti climatici, alle previsioni del mercato azionario o alla biomedicina. Inoltre i quBit permettono di identificare singole molecole, a partire dagli atomi, studiandone la dinamica e la struttura, aspetto fondamentale per le scienze della vita. Per questo stiamo studiando un sistema che potrebbe battere tutti i record nella sensibilità magnetica, restituendo immagini molto più precise rispetto a quelle fornite dalla risonanza magnetica nucleare».

Diamanti accessibili ma da finanziare

Un computer di diamanti non è economicamente inaccessibile: i diamanti usati, infatti, sono sintetici e costano meno di quelli naturali.

Per poter concludere la ricerca e avviare le sperimentazioni sul campo il team è alla ricerca di nuovi finanziamenti, sia a livello italiano che europeo.

«Il progetto SIR, vinto tre anni fa, ci ha permesso di proseguire la ricerca sul diamante, ma si rende necessario ancora un ultimo sforzo, umano ed economico, per poter portare a termine questa ricerca dalle potenzialità enormi, che finora ci ha portato ottimi risultati e grandi soddisfazioni» conclude Shane Eaton.

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