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Un entanglement tra migliaia di atomi ultrafreddi
Post n°1986 pubblicato il 28 Febbraio 2019 da blogtecaolivelli
27 aprile 2018
Tre studi pubblicati su "Science" segnano un punto di svolta per lo sfruttamento dell'entanglement a fini pratici: questo fenomeno quantistico è stato dimostrato per un gra scienceGli esperti già la chiamano la seconda rivoluzione quantistica. Dopo la prima grande stagione di scoperte pionieristiche dei primi decenni del Novecento e le conoscenze seguite per tutto un secolo, i tempi sembrano maturi per applicare queste conoscenze a fini pratici, nelle tecnologie del calcolo automatico, delle telecomunicazioni e dei sensori. La svolta arriva da una sempre maggiore capacità di manipolare e controllare gli oggetti del micromondo con un'elevata precisione e stabilità nel tempo. La riprova di questa nuova fase delle applicazioni quantistiche si può avere sfogliando le pagine di "Science" che questa settimana pubblica ben tre articoli sull'argomento, frutto di altrettante ricerche indipendenti. Cuore della ricerca, in tutti e tre i casi, è lo sfruttamento del fenomeno quantistico
dell'entanglement. preparazione sperimentale, di mettere in correlazione tra loro gli stati quantistici di sistemi microscopici, siano essi fotoni, atomi o altre particelle. Ora, questa correlazione ha una caratteristica straordinaria, che non mancò di sconvolgere molti grandi fisici tra cui Albert Einstein: se si conduce una misurazione quantistica su una delle due particelle, questa fa "collassare" lo stato della particella su un dato valore. E corrispondentemente, fa collassare lo stato della seconda particella su un altro valore, correlato al primo. sistemi quantistici avviene in modo istantaneo, anche se apparentemente non c'è stata alcuna comunicazione tra i due. E il dato ancora più sorprendente è che il fenomeno vale anche se tra le due particelle viene interposta una distanza arbitraria, al punto che a questa comunicazione istantanea è stato attribuito un nome mutuato dalla fantascienza: teletrasporto quantistico. Illustraizone dell'entanglement tra due particelle (Science Photo Library RF / AGF) Dopo molti decenni di riflessioni teoriche su come avrebbe potuto manifestarsi, il teletrasporto quantistico è stato dimostrato sperimentalmente a partire dalla fine degli anni novanta, con sistemi microfisici sempre più vari e sempre più complessi, tanto da alimentare una serie di studi su come sfruttare il teletrasporto, per esempio, per far comunicare tra loro le unità di base di un ipotetico computer quantistico, in cui sistemi di dimensioni atomiche o molecolari possono sostituire i componenti elettronici dei computer convenzionali. ricerca è che l'entanglement è una proprietà estremamente delicata e volatile. La sua generazione richiede operazioni estrema- mente precise e livelli di rumore molto bassi. Ci sono generalmente due approcci per l'entanglament. Il primo richiede la capacità di controllare ciascuna particella e di metterla in entanglement con un'altra con interazioni appropriate. Usando questa strategia, i fisici sono riusciti, per esempio, a realizzare stati entangled di un massimo di 10 fotoni e 20 ioni. Il secondo approccio riguarda il confinamento delle particelle e l'applicazione di operazioni globali controllate al fine di farle interagire collettivamente ed evolvere in uno stato entangled. di atomi nei condensati di Bose-Einstein, uno stato di materia mantenuto a temperature estremamente basse in cui tutti gli atomi si comportano collettivamente come se fossero un'unica entità fisica. In questo secondo caso, il numero di particelle coinvolte è enorme ma la mancanza di controllo sulle singole entità implica che si tratta di un approccio difficilmente applicabile ai compiti di informazione quantistica. secondo approccio dimostrando un passo importante verso un maggiore controllo sull'entanglement che viene prodotto. In ciascun caso gli autori hanno prodotto una nube di atomi ultrafreddi e li hanno successivamente separati, dimostrando poi l'esistenza dell'entanglement tra le due nubi più piccole seguendo tre approcci diversi. in Svizzera, e colleghi, hanno utilizzato alcune centinaia di atomi di rubidio-87. in Germania, e colleghi, autori del secondo articolo, hanno utilizzato un campione di ben 20.000 atomi di rubidio-87, riuscendo a indurre l'entanglement su circa 5000. Heidelberg, in Germania, e colleghi, hanno utilizzato sempre atomi di rubidio-87 arrivando a 11.000 atomi tutti entangled. condensati di Bose-Eistein nella generazione e nella rilevazione dell'entanglement con campioni di atomi di diverse dimensioni, da alcune centinaia a diverse migliaia. Al di là degli aspetti tecnici, si tratta di una pietra miliare per le possibilità applicative. |
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