I principi di simmetria della fisica classica che aiutano a mantenere stabile il nostro sistema solare hanno un'intrigante controparte nel mondo quantistico, secondo una nuova ricerca di un team di fisici australiani, Italia e Giappone.

Nella vita di tutti i giorni, la simmetria è spesso associata all'idea di bellezza. Questo è altrettanto vero in fisica, dove si riferisce al concetto di quantità conservate (come la conservazione dell'energia, significa che l'energia non può essere creata o distrutta). Queste leggi ci dicono che la natura si comporterà domani come si è comportata ieri:la terra continuerà a ruotare intorno al sole con un moto stabile e prevedibile.

Ma nel mondo reale, le simmetrie sono spesso imperfette e le influenze esterne hanno un impatto su di esse. Nel sistema solare, il moto della terra è perturbato dalla debole gravità di migliaia di altri corpi. Motivato da domande come queste, Kolmogorov, Arnold e Moser hanno mostrato negli anni '60 che alcuni tipi di movimento godono di una stabilità eterna contro queste forze esterne, il che significa che l'orbita terrestre rimarrà stabile nel lontano futuro. Questa prova di stabilità è una pietra miliare nella meccanica classica e permea numerosi concetti della fisica.

Ora, collaboratori della Macquarie University, Sydney e l'Università di Bari e Waseda University, Tokyo ha identificato comportamenti simili nella dinamica dei sistemi quantistici come atomi e molecole con simmetria imperfetta.

In un articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , il team ha stabilito regole per quando lo stesso tipo di stabilità definito per la prima volta negli anni '60 può essere invocato nel mondo quantistico.

Secondo l'autore principale, il professore associato della Macquarie University, Daniel Burgarth, "Esiste una distinzione formale tra fondamentale, simmetrie robuste e accidentali, quelli fragili. Le robuste simmetrie sono pietre miliari della fisica quantistica su cui possiamo fare affidamento nella progettazione di dispositivi quantistici. Altre simmetrie sono facilmente perturbabili, e dare a un sistema quantistico più libertà di subire imprevedibili, e di solito indesiderabile, comportamento."

Il professor Kazuya Yuasa (Tokyo) spiega, "Ogni sistema quantistico è debolmente accoppiato a numerosi altri. L'intero programma di ingegneria quantistica oggi riguarda la ricerca di modi per limitare l'evoluzione dei sistemi quantistici, e prevenire la dissipazione di informazioni da stati quantistici altamente sensibili. Chiarendo esattamente quali tipi di simmetrie sono più insensibili a questo decadimento, speriamo di identificare strategie di progettazione per un calcolo quantistico più robusto, sia nell'hardware che nel software."