Un nuovo dispositivo che si basa su nuvole fluenti di atomi ultrafreddi promette potenziali test dell'intersezione tra la stranezza del mondo quantistico e la familiarità del mondo macroscopico che sperimentiamo ogni giorno. Il dispositivo di interferenza quantistica superconduttrice atomica (SQUID) è anche potenzialmente utile per misurazioni di rotazione ultrasensibili e come componente nei computer quantistici.

"In un calamaro convenzionale, l'interferenza quantistica nelle correnti di elettroni può essere utilizzata per realizzare uno dei rilevatori di campi magnetici più sensibili, " disse Changhyun Ryu, un fisico con il gruppo Material Physics and Applications Quantum presso il Los Alamos National Laboratory. "Usiamo atomi neutri piuttosto che elettroni carichi. Invece di rispondere ai campi magnetici, la versione atomica di uno SQUID è sensibile alla rotazione meccanica."

Sebbene piccolo, a soli 10 milionesimi di metro di diametro, lo SQUID atomtronico è migliaia di volte più grande delle molecole e degli atomi che sono tipicamente governati dalle leggi della meccanica quantistica. La scala relativamente ampia del dispositivo consente di testare teorie del realismo macroscopico, il che potrebbe aiutare a spiegare come il mondo con cui abbiamo familiarità sia compatibile con la stranezza quantistica che governa l'universo su scale molto piccole. A un livello più pragmatico, Gli SQUID atomtronic potrebbero offrire sensori di rotazione altamente sensibili o eseguire calcoli come parte dei computer quantistici.

I ricercatori hanno creato il dispositivo intrappolando atomi freddi in un foglio di luce laser. Un secondo laser che interseca i motivi del foglio "dipinto" che guidava gli atomi in due semicerchi separati da piccoli spazi noti come giunzioni Josephson.

Quando il calamaro viene ruotato e le giunzioni Josephson vengono spostate l'una verso l'altra, le popolazioni di atomi nei semicerchi cambiano a causa dell'interferenza meccanica quantistica delle correnti attraverso le giunzioni Josephson. Contando gli atomi in ogni sezione del semicerchio, i ricercatori possono determinare in modo molto preciso la velocità di rotazione del sistema.

Come primo prototipo atomico SQUID, il dispositivo ha una lunga strada da percorrere prima di poter portare a nuovi sistemi di guida o intuizioni sulla connessione tra il mondo quantistico e quello classico. I ricercatori si aspettano che il ridimensionamento del dispositivo per produrre SQUID atomici di diametro maggiore potrebbe aprire la porta ad applicazioni pratiche e nuove intuizioni sulla meccanica quantistica.