SQUID, il dispositivo per analizzare al meglio il mondo quantistico

Un nuovo dispositivo che si basa su nuvole fluenti di atomi ultrafreddi promette potenziali test dell’intersezione tra la stranezza del mondo quantico e la familiarità del mondo macroscopico che sperimentiamo ogni giorno. Il dispositivo QUANTUM interference superconduttore atomtronic (SQUID) è anche potenzialmente utile per le misurazioni di rotazione ultrasensibili e come componente nei computer quantistici.

“In un SQUID convenzionale, l’interferenza quantistica nelle correnti di elettroni può essere utilizzata per realizzare uno dei rivelatori di campo magnetico più sensibili”, ha affermato Changhyun Ryu, fisico del gruppo di fisica dei materiali e applicazioni presso il laboratorio nazionale di Los Alamos. “Utilizziamo atomi neutri piuttosto che elettroni carichi. Invece di rispondere ai campi magnetici, la versione atomtronica di uno SQUID è sensibile alla rotazione meccanica.”

Lo SQUID per analizzare il mondo quantistico

Sebbene piccolo, largo solo circa dieci milionesimi di metro, 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 grande del dispositivo consente di testare le teorie del realismo macroscopico, che potrebbero aiutare a spiegare come il mondo con cui abbiamo familiarità è compatibile con la stranezza quantistica che governa l’universo su scale molto piccole. A un livello più pragmatico, i SQUID atomtronici potrebbero offrire sensori di rotazione altamente sensibili o eseguire calcoli come parte di computer quantistici.

I ricercatori hanno creato il dispositivo intrappolando gli atomi freddi in un foglio di luce laser. Un secondo laser che interseca i motivi “dipinti” del foglio che guidava gli atomi in due semicerchi separati da piccoli spazi noti come Josephson Junctions. Quando lo SQUID viene ruotato e le giunzioni Josephson vengono spostate l’une verso l’altre, le popolazioni di atomi nei semicerchi cambiano a causa dell’interferenza meccanica quantistica delle correnti attraverso le giunzioni. Contando gli atomi in ciascuna sezione del semicerchio, i ricercatori possono determinare con precisione la velocità di rotazione del sistema.