Progettazione di difetti puntiformi in materiali a bassa dimensionalità con caratteristiche quantistiche

Il progetto prevede di studiare i difetti puntiformi in sistemi a bassa dimensione per la progettazione e il controllo di difetti di spin allo stato solido per le tecnologie quantistiche.

Lo studio affronta una grande sfida: la progettazione di materiali che possano ospitare stati quantistici robusti e facilmente controllabili con la luce. A causa della complessità dei metodi teorici, questo programma può essere realizzato solo accedendo a sistemi Tier0.

Il centro NV nel diamante rappresenta l’esempio prototipico più studiato di difetto puntiforme con applicazioni nella scienza dell’informazione quantistica, con comprovata operatività a temperatura ambiente. Diversi altri difetti sono in fase di studio per realizzare un’interfaccia ottica nella gamma delle telecomunicazioni, utilizzare materiali che abbiano un processo di fabbricazione scalabile e mostrare lunghi tempi di coerenza per migliorare la funzionalità quantistica.

Il team intende utilizzare Leonardo per studiare l’interfaccia ottica dei difetti puntiformi nei nanocristalli e nelle eterostrutture 2D di van der Waals. Eseguiremo simulazioni utilizzando la teoria funzionale della densità e la teoria delle perturbazioni a molti corpi (GW/BSE/QDET).

L’analisi prevista, mai applicata prima d’ora ai sistemi proposti, è quella di stabilire una pietra miliare nella comprensione dell’effetto del confinamento quantistico, della deformazione locale e del patterning Moiré. Lo studio indicherà le condizioni che massimizzano le caratteristiche quantistiche per la comunicazione e il rilevamento quantistico, aprendo nuove prospettive per il futuro lavoro fondamentale e industriale.