È probabile che tu abbia sentito parlare del paradosso del gatto di Schrödinger. Stiamo parlando di un ipotetico gatto all'interno di una scatola, che è contemporaneamente in due stati - vivo e morto - finché non apriamo la scatola per guardare. Questa è la cosiddetta sovrapposizione quantistica. Quindi, i fisici dell'Università di Yale hanno capito come conservare entrambi gli stati di un gatto in due scatole contemporaneamente. Gli scienziati hanno condiviso il loro lavoro sulle pagine della rivista Science.
Tecnicamente parlando, non esiste un gatto. Stiamo parlando del cosiddetto "stato gatto", il cui ruolo è svolto da due (o più) particelle che si trovano contemporaneamente in due stati diversi. Per decenni, il gatto di Schrödinger è stato solo un esperimento ipotetico, ma nel 2005, l'Istituto nazionale statunitense di standard e tecnologia ha effettivamente creato con successo un vero "stato di gatto" in un ambiente di laboratorio. Per fare questo, hanno usato sei atomi nello "stato di rotazione" e nello "stato di rotazione verso il basso". Per renderlo più facile da capire, immagina un orologio che vada in senso orario e antiorario allo stesso tempo. Da allora, i loro esperimenti con gli "stati di gatto" sono stati condotti con i fotoni.
I fisici della Yale University, a loro volta, sono stati in grado di raggiungere un nuovo livello. Non solo hanno usato i fotoni in una sovrapposizione quantistica di stati, ma li hanno anche intrecciati. Cioè, in altre parole, hanno raggiunto che quando lo stato di un fotone cambia, lo stato di un altro fotone cambia, anche se sono separati l'uno dall'altro. Va notato che questo è uno degli aspetti più complessi, confusi e bizzarri della meccanica quantistica. Albert Einstein una volta ha definito tutta questa "azione inquietante a distanza".
"Abbiamo due piccoli e semplici gatti di Schrödinger, entrambi nelle loro scatole ed entrambi in stato di impigliamento."
Per creare la fortuna, gli scienziati hanno costruito una piccola camera con due cavità di alluminio separate. I fotoni a microonde posti all'interno hanno iniziato a colpire le pareti delle cavità e, grazie a ciò, gli scienziati sono stati in grado di combinarli con un atomo artificiale di zaffiro superconduttore. Il risultato sono due tipi di gatti vivi / morti realizzati con la luce a microonde e sono in due scatole diverse contemporaneamente.
“Abbiamo un gatto grande e intelligente. Non rimane in una scatola, poiché lo stato quantistico è diviso tra due cavità e non può essere descritto separatamente , afferma l'autore principale dello studio, Chen Wang.
"Puoi anche considerare l'alternativa, in cui due piccoli e semplici gatti di Schrödinger, ciascuno nella sua scatola, sono in uno stato confuso".
Una ricerca come questa è molto importante per il futuro dell'informatica quantistica. A differenza dei computer classici, che utilizzano bit, che sono zero e uno, i computer quantistici memorizzano le informazioni nei cosiddetti qubit. Qubit, a sua volta, può essere in due stati contemporaneamente - zero e uno - proprio come il gatto di Schrödinger può essere simultaneamente in stati "vivo" e "morto" fintanto che nessuno sta osservando. Possiamo dire che lo stato di sovrapposizione è molto fragile. Pertanto, le informazioni quantistiche devono essere schermate da qualsiasi tipo di rumore ambientale. Dopo tutto, la minima interferenza - per esempio, un fotone si scontra con un atomo che viene utilizzato per codificare e memorizzare le tue informazioni - farà immediatamente "decorare" l'intero sistema. In altre parole, la sovrapposizione dello stato quantistico andrà persa,che porterà a crash dell'intero sistema.
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Studiare gli stati in cui può trovarsi un "gatto" è interessante perché può essere molto utile per memorizzare informazioni quantistiche. E la capacità di creare stati di gatto in due scatole diverse, secondo il coautore dello studio Robert Scholskoff, è "il primo passo verso la creazione di un'operazione logica tra due bit quantistici e l'apertura alla possibilità di correzione degli errori".
NIKOLAY KHIZHNYAK
