Osservata una nuova transizione di fase quantistica
Una ricerca dell’Istituto nazionale di ottica del Cnr apre una nuova via per la creazione anche in sistemi macroscopici, quindi non solo alla scala atomica, di sovrapposizioni di stati quantistici detti ‘entangled’, noti anche come gatti di Schroedinger. La ricerca, pubblicata su Nature Physics, confermando una teoria ipotizzata da tempo, promette notevoli risvolti applicativi quali computer quantistici, sensori atomici ultra-precisi per la misura di gravità, campi elettromagnetici, proprietà atomiche e costanti fondamentali della fisica
Una ricerca dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Ino-Cnr) ha consentito l’osservazione di una nuova transizione di fase in un gas atomico ultrafreddo, da tempo teorizzata per la creazione di stati quantistici detti ‘entangled’ e noti anche come ‘gatti di Schroedinger’. Lo studio, condotto in collaborazione con il Laboratorio europeo di spettroscopie non-lineari Lens e il Dipartimento di fisica dell’Università di Firenze, è stato pubblicato sulla rivista Nature Physics.
“Uno dei principi fondamentali della meccanica quantistica, la sovrapposizione, prevede la possibilità per un sistema fisico di occupare due stati distinti contemporaneamente”, ricorda Marco Fattori ricercatore Ino-Cnr, Lens e dell’Università di Firenze, vincitore di un Erc. “Ad esempio, un fotone che incide su uno specchio parzialmente riflettente può attraversarlo ed essere riflesso allo stesso tempo e siamo noi, osservandolo, che lo forziamo ad optare per una delle due possibilità. Lo studio ora realizzato apre una nuova via per la creazione di sovrapposizioni di stati quantistici anche in sistemi macroscopici, cioè non solo alla scala atomica”.
I risvolti applicativi che possono derivare dalla scoperta sono notevoli, “ad esempio computer quantistici dalle performance inimmaginabili, oppure lo sviluppo di una nuova generazione di sensori basati sulle leggi della meccanica quantistica, capaci di misurare con altissima precisione forze come la gravità”, continua Fattori. “Questo renderebbe possibile non solo testare la validità delle leggi fondamentali della fisica, ma anche misurare la composizione del sottosuolo, con evidenti ricadute nei campi della geofisica, della vulcanologia e della ricerca di giacimenti”.
“Le tecnologie quantistiche, in questi casi con atomi quasi allo zero assoluto, rappresentano un fondamentale settore su cui investire ed è per questo che la Commissione Europea ha deciso di costituire una flagship in queste discipline che, partendo da un finanziamento di un miliardo di euro nei prossimi 10 anni, può fare da volano di un notevole coinvolgimento industriale”, conclude Massimo Inguscio presidente del Cnr, professore dell’Università di Firenze e coautore della ricerca. “Questo studio realizzato al Lens, infrastruttura Cnr presso l’Università di Firenze che attrae ricercatori italiani e stranieri, in questo caso da Austria, Brasile e Nuova Zelanda, dimostra che l’Italia è alla frontiera della ricerca in queste discipline e possiede le capacità per candidarsi al ruolo di coordinatore della flagship europea”.
