Nel campo della fisica quantistica, un recente esperimento ha stabilito un nuovo record: la realizzazione di uno stato di sovrapposizione quantistica, noto come “gatto di Schrödinger”, mantenuto per ben 23 minuti.
Questo risultato, riportato in uno studio pubblicato sul sito pre-print ArXiv, è stato ottenuto da un team di ricercatori dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, guidato dal fisico Zheng-Tian Lu. La capacità di mantenere stabili gli stati quantistici per un periodo così prolungato potrebbe aprire la strada a dispositivi quantistici più resistenti e a nuove scoperte nel campo della fisica quantistica.
Il paradosso del gatto di Schrödinger
Il paradosso del gatto di Schrödinger, proposto dal fisico austriaco Erwin Schrödinger nel 1935, è un esperimento mentale concepito per illustrare le peculiarità della meccanica quantistica. In questo scenario, un gatto viene posto in una scatola sigillata insieme a un dispositivo che ha il 50% di probabilità di ucciderlo entro un’ora. Secondo l’interpretazione della meccanica quantistica, fino a quando la scatola rimane chiusa, il gatto si trova in una sovrapposizione di stati, essendo contemporaneamente vivo e morto. Solo l’osservazione diretta, aprendo la scatola, determina lo stato effettivo del gatto. Questo paradosso evidenzia la natura controintuitiva della sovrapposizione quantistica, dove un sistema può esistere in più stati simultaneamente fino a quando non viene osservato.
L’esperimento dei 23 minuti
Tradizionalmente, gli esperimenti volti a replicare il paradosso del gatto di Schrödinger hanno coinvolto particelle di luce o piccoli cristalli, ma questi stati di sovrapposizione erano estremamente instabili e di breve durata. Nel nuovo studio, i ricercatori cinesi hanno utilizzato circa 10.000 atomi di itterbio, raffreddati a pochi millesimi di grado sopra lo zero assoluto e intrappolati mediante forze elettromagnetiche generate da fasci laser. In queste condizioni, gli stati quantistici degli atomi potevano essere controllati con estrema precisione. Ogni atomo è stato posto in una sovrapposizione di due stati con spin molto diversi. Generalmente, le interazioni con l’ambiente circostante causerebbero il collasso di questi stati in pochi secondi o millisecondi. Tuttavia, i ricercatori sono riusciti a sintonizzare i laser in modo da mantenere la sovrapposizione per 1.400 secondi, equivalenti a 23 minuti, stabilendo un record senza precedenti.
La capacità di mantenere uno stato di sovrapposizione quantistica per un periodo così prolungato ha implicazioni significative per il futuro della tecnologia quantistica. Questo risultato potrebbe essere utilizzato per rilevare e studiare forze magnetiche con maggiore precisione o per esplorare nuovi effetti nella fisica fondamentale. Inoltre, potrebbe portare allo sviluppo di memorie quantistiche estremamente stabili, in grado di immagazzinare ed elaborare informazioni quantistiche in modo più efficiente. Barry Sanders, dell’Università di Calgary in Canada, ha commentato: “È un grande risultato perché hanno creato questo bellissimo paradosso in un sistema atomico che è stabile. Potrebbe essere utilizzato per sondare effetti nuovi ed esotici nella fisica fondamentale”.
Questo esperimento rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione e nell’applicazione della meccanica quantistica. La capacità di mantenere stati di sovrapposizione quantistica per periodi prolungati apre nuove possibilità per lo sviluppo di dispositivi quantistici più resistenti e per l’esplorazione di fenomeni fisici ancora poco compresi. Mentre la fisica quantistica continua a sfidare la nostra intuizione, esperimenti come questo ci avvicinano a una comprensione più profonda delle leggi fondamentali che governano l’universo.
Per approfondire: Quantum ‘Schrödinger’s cat’ survives for a stunning 23 minutes
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