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Dall'Italia un 'cameriere' per il supercalcolo quantistico

Più facile controllare il comportamento di atomi e molecole

10 febbraio, 13:19
Una parte dell’apparato utilizzato dai ricercatori dell’Istituto Nazionale di Ottica del CNR per controllare gli stati quantistici (fonte: Franco Ficeli) Una parte dell’apparato utilizzato dai ricercatori dell’Istituto Nazionale di Ottica del CNR per controllare gli stati quantistici (fonte: Franco Ficeli)

Ricordano il comportamento di un cameriere efficiente e 'imperturbabile', le tecniche messe a punto in Italia per controllare i sistemi che possono essere studiati con la fisica quantistica, come molecole, atomi e particelle.
   Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Physics, si deve ai ricercatori dell'Istituto nazionale di ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr) di Pisa e del laboratorio Nest della Scuola Normale di Pisa.
   ''Un cameriere che deve portare un vassoio di bicchieri al tavolo di un cliente ha due scopi: farlo il piu' presto possibile e senza versare le bibite - spiega Oliver Morsch, primo ricercatore dell'Ino-Cnr e autore del lavoro - e, in modo molto simile, nella fisica quantistica che descrive il comportamento della materia a livello dell'atomo o subatomico, spesso e' necessario controllare lo stato di un oggetto in modo accurato e rapido''. Per questo, il cosiddetto controllo 'superadiabatico', per usare termini scientifici legati alla fisica, permette invece di accelerare i tempi in modo considerevole e quindi i ricercatori pisani hanno dimostrato che la strategia del bravo cameriere, ovvero agire in fretta e senza commettere errori, puo' essere applicata al mondo quantistico.
   ''Si tratta di una caratteristica cruciale in applicazioni realistiche della fisica quantistica - prosegue Morsoch - perche' le rappresentazioni matematiche di un sistema quantistico come un atomo o una molecola, sono molto fragili e vengono facilmente perturbati da campi elettrici o magnetici presenti praticamente ovunque. La realizzazione sperimentale di protocolli superadiabatici, quindi, e' un passo importante nella ricerca del migliore controllo quantistico possibile''.
   La scoperta potrebbe avere ricadute innovative e di grande importanza in vari rami della fisica: ''Per esempio - conclude Morsoch - nella risonanza magnetica bisogna controllare la direzione in cui punta lo spin nucleare delle molecole, che serve a descrivere lo stato delle particelle che costituiscono il nucleo dell'atomo ed e' paragonabile all'ago magnetico di una bussola. Nelle tecnologie informatiche del futuro, invece, tali spin potranno essere utilizzati per creare dei bit quantistici, detti 'qubit', che permetteranno di fare calcoli complessi in tempi molto piu' rapidi di quelli  attuali'’

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