Se gli oggetti in movimento sono come l'acqua piovana che scorre attraverso una grondaia e finisce in una pozzanghera, allora gli oggetti quantistici in movimento sono come l'acqua piovana che potrebbe finire in un mucchio di pozzanghere, tutto in una volta. Capire dove vanno effettivamente gli oggetti quantistici ha frustrato gli scienziati per anni.

Ora un gruppo di ricercatori guidato da Yale ha derivato una formula per capire dove atterrano gli oggetti quantistici quando vengono trasmessi. È uno sviluppo che offre informazioni per il controllo di sistemi quantistici aperti in una varietà di situazioni.

"La formula che ricaviamo risulta essere molto utile nel far funzionare un computer quantistico, " disse Vittorio Alberto, primo autore di uno studio pubblicato sulla rivista Revisione fisica X . "Il nostro risultato dice che, in linea di principio, possiamo progettare "grondaie" e "cancelli" in un sistema per manipolare oggetti quantistici, o dopo l'atterraggio o durante il loro flusso effettivo."

In questo caso, le grondaie e i cancelli rappresentano l'idea di dissipazione, un processo che di solito è distruttivo per le fragili proprietà quantistiche, ma a volte può essere progettato per controllare e proteggere tali proprietà.

Il ricercatore principale della ricerca è Liang Jiang, assistente professore di fisica applicata e fisica a Yale.

È un principio fondamentale della natura che gli oggetti si muovano fino a raggiungere uno stato di energia minima, o messa a terra. Ma nei sistemi quantistici, possono esserci più basi perché i sistemi quantistici possono esistere in più stati contemporaneamente, ciò che è noto come sovrapposizione.

Ecco dove entrano le grondaie e i cancelli. Jiang, Alberto, ei loro colleghi hanno usato questi meccanismi per formulare la probabilità che gli oggetti quantistici atterrassero in un punto o nell'altro. La formula ha anche mostrato che c'era una situazione in cui la sovrapposizione non può mai essere sostenuta:quando una "goccia" quantistica in sovrapposizione è già atterrata in una "pozzanghera", ma non è ancora arrivato all'altra "pozzanghera".

"In altre parole, un tale stato di sovrapposizione perde sempre alcune delle sue proprietà quantistiche poiché la "goccia" scorre completamente in entrambe le pozzanghere, " ha detto Albert. "Questo è in qualche modo un risultato negativo, ma è un po' sorprendente che regga sempre".

Entrambi gli aspetti della formula saranno utili nella costruzione di computer quantistici, Alberto ha notato. Poiché la comunità di ricerca continua a sviluppare piattaforme tecnologiche in grado di supportare tali sistemi, Alberto ha detto, avrà bisogno di sapere "cosa è e cosa non è possibile".