Il gatto di Schrödinger caldo: scoperte in fisica quantistica

Il famoso paradosso del gatto di Schrödinger ha affascinato e confuso scienziati e appassionati di fisica per decenni. Immaginate un gatto in una scatola chiusa, con una probabilità del 50% di essere vivo e del 50% di essere morto, in uno stato di sovrapposizione quantistica. Fino a quando la scatola non viene aperta, il gatto esiste simultaneamente in entrambe le condizioni. Questo scenario illustra il concetto di sovrapposizione quantistica, dove particelle o sistemi possono trovarsi in più stati contemporaneamente.

Negli anni, la meccanica quantistica ha continuato a dimostrarsi un campo bizzarro e misterioso, ma anche estremamente promettente, soprattutto nell’ambito delle tecnologie quantistiche. Tuttavia, la realizzazione di esperimenti con stati di sovrapposizione quantistica è stata limitata a temperature estremamente basse, poiché il calore tende a distruggere l’effetto quantistico.

Il primo “gatto caldo” di Schrödinger

Recentemente, un team di fisici dell’Università di Innsbruck ha fatto una scoperta straordinaria: sono riusciti a creare uno stato di sovrapposizione quantistica, ovvero un “gatto di Schrödinger caldo”, a temperature molto più elevate rispetto agli esperimenti precedenti. In uno studio pubblicato su Science Advances, i ricercatori hanno dimostrato che è possibile mantenere stati di gatto di Schrödinger anche quando il sistema non parte dallo stato fondamentale, ossia quando non è “freddo”.

Questa scoperta apre nuove possibilità per la fisica quantistica, che fino a oggi era dominata dalla necessità di condizioni estremamente controllate e a basse temperature per osservare fenomeni di sovrapposizione.

Sovrapposizione quantistica a temperature più alte

Nel loro esperimento, i ricercatori hanno utilizzato un qubit transmonari in un risonatore a microonde superconduttore. Il sistema è riuscito a mantenere gli stati quantistici fino a temperature di 1,8 Kelvin (circa 60 volte più calde rispetto al punto di partenza degli esperimenti precedenti). Questo è un passo significativo, poiché gli scienziati si sono resi conto che la temperatura, che normalmente distrugge l’effetto quantistico, può non essere così limitante come si pensava.

Gli scienziati hanno adattato due protocolli, in passato utilizzati per creare stati di sovrapposizione a partire da sistemi “freddi”, per lavorare a temperature più alte. Questi nuovi protocolli hanno permesso di generare interferenze quantistiche distinte, essenziali per il funzionamento di tecnologie avanzate come l’informatica quantistica.

Applicazioni e prospettive future

Il passo compiuto dai ricercatori è una vera rivoluzione per la tecnologia quantistica, e le implicazioni sono enormi. La possibilità di creare e manipolare sovrapposizioni quantistiche a temperature più elevate potrebbe semplificare lo sviluppo di dispositivi quantistici come i computer quantistici, che operano grazie alla capacità dei qubit di esistere in più stati simultaneamente. Questo approccio permette calcoli estremamente complessi, un passo fondamentale verso il futuro della calcolatrice quantistica.

Inoltre, questi esperimenti potrebbero avere impatti anche in ambiti come la telecomunicazione quantistica, la navigazione quantistica e, chissà, magari anche il teletrasporto quantistico. L’aspetto più sorprendente è che la temperatura sembra non essere più un ostacolo insormontabile nella realizzazione pratica di tecnologie basate su fenomeni quantistici.

La scoperta che il “gatto di Schrödinger” possa esistere anche a temperature più alte segna una pietra miliare nella fisica quantistica. Non solo amplia la comprensione del fenomeno della sovrapposizione quantistica, ma potrebbe anche portare a progressi concreti in tecnologie future, come i computer e i sensori quantistici. Se riusciremo a superare altre barriere, la meccanica quantistica potrebbe diventare una realtà quotidiana, con applicazioni che, fino a poco tempo fa, sembravano appartenere solo alla fantascienza.

Foto di Gerd Altmann da Pixabay