Un diamante speciale è la chiave per un sensore quantistico completamente open source

L'informatica quantistica è un sogno lontano o una realtà imminente, a seconda della persona a cui lo si chiede . E mentre gran parte del Quantum Village di quest'anno, alla conferenza sulla sicurezza Defcon di Las Vegas, è incentrato sulla ricerca emergente e sull'analisi delle minacce, i cofondatori del Village, Victoria Kumaran e Mark Carney, stanno anche lavorando per rendere una tecnologia quantistica attualmente disponibile più accessibile agli hacker e a chiunque altro.

Sabato, durante un intervento sul palco principale del Defcon, i due presenteranno un sensore quantistico open source e conveniente, che può essere utilizzato in una varietà di applicazioni, dalle tecnologie mediche alle alternative GPS. Il tutto è alimentato da un diamante speciale ma accessibile, con particolari proprietà atomiche. Il progetto di prima generazione potrebbe essere assemblato per un costo compreso tra 120 e 160 dollari, a seconda dei fornitori e dei tempi di spedizione. La seconda versione, che Kumaran e Carney presenteranno questo fine settimana, può essere realizzata a un prezzo ancora inferiore, e i due affermano che pubblicheranno una terza versione questo autunno, basata sui test e sui suggerimenti della comunità, che sperano costerà solo 50 dollari.

I sensori quantistici rilevano variazioni estremamente lievi nei campi magnetici ed elettrici, consentendo misurazioni ultra-precise. Gli orologi atomici che mantengono un tempo quasi perfetto, ad esempio, sono sensori quantistici in uso da decenni. Per ricercatori e appassionati interessati ad approfondire la sensoristica quantistica, tuttavia, la barriera d'ingresso è stata piuttosto elevata. Pertanto, il progetto "Uncut Gem", relativamente conveniente e open source, del Quantum Village offre una reale opportunità a più persone di costruire i propri sensori quantistici ed esplorare questa tecnologia.

"Si possono fare cose che prima non si sarebbero potute fare, come usare sensori quantistici per iniziare a costruire dispositivi portatili simili a quelli per la risonanza magnetica, utilizzabili in tutti i paesi", ha detto Kumaran a WIRED prima della presentazione. "Si tratta di diamanti con difetti, diamanti sintetici che sono gli scarti più economici che si possano ottenere. Penso che ci sia qualcosa di poetico nel fatto che i diamanti sintetici abbiano questa utilità".

La maggior parte dei componenti necessari per il sensore quantistico sono semplici componenti di calcolo disponibili in commercio, ma il diamante deve essere un cosiddetto "diamante con lacune di azoto". Le sue speciali proprietà molecolari sono dovute alla presenza di atomi di azoto che sostituiscono alcuni atomi di carbonio nella struttura atomica del diamante.

Oltre alle potenziali applicazioni mediche, i sensori quantistici possono essere utilizzati in tecnologie di navigazione alternative che tracciano le interferenze delle onde elettromagnetiche. Tali strumenti potrebbero essere utilizzati come alternative locali al GPS in caso di guasti globali del sistema o di disturbi mirati . La US Space Force sta attualmente testando quello che un comunicato stampa ha definito "il sensore inerziale quantistico più performante mai testato nello spazio".

Per la stragrande maggioranza delle persone che non hanno accesso ai sensori quantistici più performanti al mondo, tuttavia, il progetto Uncut Gem rappresenta un'opportunità per democratizzare ed espandere la tecnologia di rilevamento quantistico. Il progetto si unisce ad altri in diversi campi dell'hacking che si sono orientati verso design e componenti accessibili e a basso costo.

Il ricercatore indipendente Davide Gessa ha testato gli schemi e il codice di Uncut Gem.

"Sono nella fase finale della fusione del diamante con l'elettronica: spero di terminare il dispositivo in circa due settimane", ha detto Gessa a WIRED. "Sto seguendo le istruzioni del progetto ufficiale, ma ho apportato anche alcune personalizzazioni. La mia speranza è di sfruttare questo dispositivo per condurre esperimenti di calcolo quantistico e anche per la generazione di numeri casuali. Tutte le mie modifiche saranno open source, quindi chiunque potrà replicarle e migliorarle".

I prototipi di sensori Uncut Gem sono già stati in grado di rilevare fluttuazioni di onde magnetiche in una sala conferenze caotica, così come il battito cardiaco a pochi metri di distanza da un soggetto. Il software è fondamentale nel rilevamento quantistico, perché anche l'hardware più raffinato e di alta qualità rileva comunque rumore ambientale che deve essere riconciliato e filtrato per focalizzare l'output del sensore sul rilevamento desiderato.

"Il motivo per cui lo chiamiamo il primo progetto completamente open source è perché, per quanto ne so, altri documenti forniscono alcuni schemi (e noi li abbiamo citati), ma non c'è nessun altro posto dove andare che abbia il PCB [circuito stampato], la fonte dei diamanti, i progetti, gli schemi, il firmware e anche un archivio di conoscenze su come funziona, così da poter iniziare", ha detto a WIRED Carney, del Quantum Village.

Sebbene i sensori quantistici, e certamente il sensore Uncut Gem, abbiano ancora molta strada da fare prima di raggiungere la precisione e la facilità d'uso di un tricorder di Star Trek , Carney e Kumaran sottolineano che lo scopo del progetto è semplicemente quello di diffondere la tecnologia quantistica nel mondo il più rapidamente possibile.

"Rendere open source questo è davvero importante per noi", afferma Carney. "È un buon sensore? Scusate, ma no, cazzo. Ci sono sensori molto migliori. Potrebbe essere un sensore migliore? Assolutamente sì, e questo accadrà se riusciremo a convincere le persone a partecipare all'open source e a iterarlo."