La meccanica quantistica è una delle teorie di maggior successo delle scienze naturali, e sebbene le sue previsioni siano spesso controintuitive, non è stato finora condotto un solo esperimento di cui la teoria non sia stata in grado di dare una descrizione adeguata.

Insieme ai colleghi di bigQ (Center for Macroscopic Quantum States, un centro di eccellenza della Fondazione nazionale per la ricerca danese), il leader del centro, il prof. Ulrik Lund Andersen, sta lavorando alla comprensione e all'utilizzo degli effetti quantistici macroscopici.

"L'opinione prevalente tra i ricercatori è che la meccanica quantistica sia una teoria universalmente valida e quindi applicabile anche nel mondo macroscopico quotidiano in cui viviamo normalmente. Ciò significa anche che dovrebbe essere possibile osservare i fenomeni quantistici su larga scala, e questo è esattamente ciò che ci sforziamo di fare nel Centro di eccellenza della Fondazione nazionale danese per la ricerca bigQ, "dice Lund Andersen.

In un nuovo articolo sulla prestigiosa rivista internazionale Scienza , i ricercatori descrivono come sono riusciti a creare entanglement, luce spremuta a temperatura ambiente, una scoperta che potrebbe aprire la strada a computer quantistici meno costosi e più potenti. Il loro lavoro riguarda uno dei fenomeni quantistici notoriamente più difficili da comprendere:l'entanglement. Descrive come gli oggetti fisici possono essere portati in uno stato in cui sono collegati in modo così intricato da non poter più essere descritti individualmente.

Se due oggetti sono impigliati, devono essere visti come un tutto unificato indipendentemente da quanto siano distanti l'uno dall'altro. Si comporteranno comunque come un'unità e se gli oggetti vengono misurati individualmente, i risultati saranno correlati a tal punto da non poter essere descritti in base alle leggi classiche della natura. Questo è possibile solo utilizzando la meccanica quantistica.

L'entanglement non è limitato a coppie di oggetti. Nei loro sforzi per osservare i fenomeni quantistici su scala macroscopica, i ricercatori di bigQ sono riusciti a creare una rete di 30, 000 impulsi di luce entangled disposti in un reticolo bidimensionale distribuito nello spazio e nel tempo. È quasi come quando una miriade di fili colorati sono intrecciati insieme in una coperta fantasia.

I ricercatori hanno prodotto fasci di luce con speciali proprietà quantomeccaniche (stati schiacciati) e li hanno intrecciati utilizzando componenti in fibra ottica per formare uno stato quantistico estremamente intricato con una struttura reticolare bidimensionale, chiamata anche stato a grappolo.

"A differenza dei tradizionali stati a grappolo, utilizziamo il grado di libertà temporale per ottenere il reticolo entangled bidimensionale di 30.000 impulsi luminosi. La configurazione sperimentale è in realtà sorprendentemente semplice. La maggior parte dello sforzo è stato quello di sviluppare l'idea della generazione dello stato a grappolo, "dice Mikkel Vilsbøll Larsen, l'autore principale dell'opera.

La creazione di un grado così ampio di entanglement fisico quantistico è, di per sé, una ricerca di base interessante. Lo stato del cluster è anche una potenziale risorsa per la creazione di un computer quantistico ottico. Questo approccio è un'interessante alternativa alle più diffuse tecnologie superconduttrici, poiché tutto avviene a temperatura ambiente.

Inoltre, è possibile utilizzare il lungo tempo di coerenza della luce laser, il che significa che viene mantenuta come un'onda luminosa definita con precisione anche su distanze molto lunghe.

Un computer quantistico ottico non richiederà quindi una tecnologia di refrigerazione costosa e avanzata. Allo stesso tempo, i suoi qubit basati sulla luce che trasportano informazioni nella luce laser saranno molto più durevoli dei loro parenti elettronici ultra-freddi utilizzati nei superconduttori.

"Attraverso la distribuzione dello stato del cluster generato nello spazio e nel tempo, un computer quantistico ottico può anche essere più facilmente ridimensionato per contenere centinaia di qubit. Questo lo rende un potenziale candidato per la prossima generazione di computer quantistici più grandi e potenti, " aggiunge Ulrik Lund Andersen.