Cambridge, Massachusetts - Con una scoperta rivoluzionaria, un team di fisici del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha svelato il meccanismo nascosto dietro il modo in cui le particelle fondamentali, come elettroni e fotoni, passano dal loro stato intrinsecamente quantomeccanico al comportamento classico. Questa comprensione ha profonde implicazioni per il progresso dell’informatica quantistica, il miglioramento della precisione degli strumenti di misurazione e lo svelamento dei misteri della fisica quantistica.
Il mondo quantistico, governato dai principi della meccanica quantistica, presenta fenomeni strani e controintuitivi che sfidano le nostre esperienze quotidiane. Tra questi c’è l’enigmatico fenomeno noto come decoerenza, in cui le proprietà quantistiche scompaiono gradualmente man mano che una particella interagisce con il suo ambiente. Per decenni, i fisici sono stati alle prese con la comprensione dei meccanismi precisi che guidano la decoerenza.
Il gruppo di ricerca del MIT, guidato dalla professoressa Sarah Williams e dal dottor David Bennett, ricercatore post-dottorato, ha condotto esperimenti sofisticati utilizzando atomi ultrafreddi e laser di precisione per districare l’intricata danza tra il comportamento quantistico e quello classico. Manipolando meticolosamente l'ambiente degli atomi e misurando la coerenza quantistica con una precisione senza precedenti, gli scienziati hanno scoperto il meccanismo fondamentale alla base della decoerenza.
Le loro scoperte rivelano che la decoerenza deriva dalle interazioni delle particelle con i campi elettromagnetici di fondo, le onde onnipresenti di energia elettrica e magnetica che permeano tutto lo spazio. Questi campi, generati dal movimento delle particelle cariche e dalle fluttuazioni del vuoto quantistico, agiscono come minuscoli “disturbi” che interrompono la delicata coerenza quantistica delle particelle.
"I nostri esperimenti forniscono la prima prova diretta di come il mondo quantistico, governato dalla sovrapposizione e dall'entanglement, interagisce e passa al mondo classico", spiega la professoressa Sarah Williams. “Questa scoperta apre un nuovo capitolo nella nostra ricerca per sfruttare gli effetti quantistici e aprire la strada alla realizzazione di tecnologie quantistiche pratiche”.
La capacità di controllare e manipolare la decoerenza è essenziale per la realizzazione dell’informatica quantistica, una potenziale rivoluzione che promette un’accelerazione esponenziale della potenza computazionale. Riducendo al minimo gli effetti della decoerenza, i computer quantistici possono eseguire calcoli complessi attualmente intrattabili con i computer classici. Le conoscenze acquisite da questa ricerca offrono un percorso verso sistemi quantistici più robusti e prestazioni migliorate degli algoritmi quantistici.
Il Dr. David Bennett sottolinea:"Questa svolta promette anche miglioramenti nella sensibilità degli strumenti di misurazione, in particolare negli orologi atomici di precisione e nei rilevatori di onde gravitazionali. La comprensione fondamentale della decoerenza ci consentirà di progettare esperimenti che siano meno suscettibili al rumore ambientale e producano più risultati". misurazioni precise."
I risultati del gruppo di ricerca, pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature Physics, rappresentano un passo avanti significativo nella nostra comprensione dell'interazione fondamentale tra il comportamento quantistico e quello classico. Mentre i fisici continuano ad approfondire i misteri della decoerenza, i confini tra il regno quantistico e quello classico potrebbero confondersi, inaugurando nuove frontiere nella scienza e nella tecnologia.
