I ricercatori della Delft University of Technology hanno creato un circuito quantistico per ascoltare il segnale radio più debole consentito dalla meccanica quantistica. Questo nuovo circuito quantistico apre le porte a possibili applicazioni future in settori come la radioastronomia e la medicina (MRI). Consente inoltre agli esperimenti di far luce sull'interazione tra la meccanica quantistica e la gravità. I risultati sono stati pubblicati in Scienza .

La solita soluzione per un segnale radio debole è trovare un segnale più grande, ad esempio, scegliendo una stazione radio diversa o spostandosi dall'altra parte della stanza. Però, e se potessimo solo ascoltare più attentamente?

I segnali radio deboli non sono solo una sfida per le persone che cercano di trovare la loro stazione radio preferita, ma anche per scanner per risonanza magnetica (MRI) negli ospedali, così come per i telescopi che gli scienziati usano per scrutare nello spazio. In un salto di qualità nel rilevamento a radiofrequenza, i ricercatori del gruppo del Prof. Gary Steele a Delft hanno dimostrato la rilevazione di fotoni o quanti di energia, i segnali più deboli consentiti dalla teoria della meccanica quantistica.

Pezzi quantici

Una delle strane previsioni della meccanica quantistica è che l'energia arriva in piccoli pezzi chiamati quanti. Cosa significa questo? "Dì che sto spingendo un bambino su un'altalena, " dice il ricercatore capo Mario Gely. "Nella teoria classica della fisica, se voglio che il bambino vada un po' più veloce posso dargli una piccola spinta, dando loro più velocità e più energia. La meccanica quantistica dice qualcosa di diverso:posso solo aumentare l'energia del bambino di un "passo quantico" alla volta. Spingere della metà di quella cifra non è possibile".

Per un bambino sull'altalena, questi passaggi quantistici sono così piccoli che sono troppo piccoli per essere notati. Fino a poco tempo fa, lo stesso valeva per le onde radio. Però, il team di ricerca a Delft ha sviluppato un circuito che può effettivamente rilevare questi pezzi di energia nei segnali a radiofrequenza, aprendo il potenziale per il rilevamento delle onde radio a livello quantistico.

Dalla radio quantistica alla gravità quantistica?

Oltre alle applicazioni nel rilevamento quantistico, il gruppo di Delft è interessato a portare la meccanica quantistica al livello successivo:la massa. Mentre la teoria dell'elettromagnetismo quantistico è stata sviluppata quasi 100 anni fa, i fisici sono ancora perplessi su come adattare la gravità alla meccanica quantistica.

"Utilizzando la nostra radio quantistica, vogliamo provare ad ascoltare e controllare le vibrazioni quantistiche di oggetti pesanti, ed esplora sperimentalmente cosa succede quando mescoli meccanica quantistica e gravità, " disse Gely. "Tali esperimenti sono difficili, ma in caso di successo saremmo in grado di testare se possiamo fare una sovrapposizione quantistica dello spazio-tempo stesso, un nuovo concetto che metterebbe alla prova la nostra comprensione sia della meccanica quantistica che della relatività generale".