Un team internazionale di fisici ha pubblicato su Nature Communications la prova della natura quantistica ondulatoria delle grandi molecole organiche.
Queste scoperte potrebbero segnare un passo avanti nella riduzione dell’interferenza quantistica su scale maggiori rispetto al passato.
L’interferenza quantistica, dove particelle ondulatorie interferiscono con la propria traiettoria, è un concetto complesso della teoria quantistica. Comprendere meglio questi principi è cruciale per la scienza dell’informazione quantistica, con applicazioni nell’informatica quantistica.
Come la luce, anche la materia presenta proprietà ondulatorie e corpuscolari in certe condizioni. Tuttavia, oggetti massicci mostrano lunghezze d’onda molto piccole, rendendo inutile considerarli in termini ondulatori. Ma alcune lunghezze d’onda di oggetti possono essere osservabili e significative, come dimostrato negli esperimenti a doppia fenditura con gli elettroni.
Markus Arndt dell’Università di Vienna e colleghi hanno osservato onde quantiche in molecole organiche sintetiche con fino a 430 atomi. Hanno dimostrato che, in complessi molecolari con oltre 1000 gradi di libertà interni, è possibile ottenere una coerenza quantistica che permette l’interferenza ferma.
Queste molecole, simili per dimensioni e complessità all’insulina, mostravano molte caratteristiche degli oggetti classici. Tuttavia, nell’esperimento, una versione semplificata del paradosso del gatto di Schrödinger, esistevano come nubi di possibilità di essere in vari luoghi contemporaneamente.
Quando gli scienziati le hanno osservate, le possibilità sono collassate in posizioni definitive. Come il gatto di Schrödinger, che in una scatola sigillata non è né vivo né morto, ma una miscela di entrambe le possibilità, non si può sapere quale sia vera senza guardare.
Il dualismo onda-particella permette di spiegare il comportamento della materia con un’equazione differenziale rappresentante una funzione d’onda: l’equazione di Schrödinger. Questa descrizione della realtà come onde è il cuore della meccanica quantistica.
Sebbene la matematica porti a previsioni accurate, il significato fisico di queste equazioni è difficile da comprendere. Spiegare cosa significhi realmente il dualismo onda-particella è ancora un punto centrale del dibattito nella fisica quantistica. Inoltre, rimane la domanda su quanto lontano possiamo spingerci con questa conoscenza.
L’articolo conclude che queste scoperte “aprono una nuova finestra per esperimenti quantistici con nanoparticelle di complessità simile a quella delle piccole proteine, dimostrando che si può creare e mantenere un’alta coerenza quantistica con sistemi termici complessi.” Per maggiori informazioni, visitare: Universität Wien http://www.univie.ac.at/en/ Nature Communications http://www.nature.com/ncomms/index.html
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