Batteria sempre a tempo: nuovi usi dei computer quantistici

Gli scienziati hanno ideato una coppia di minuscole batterie che si muovono esattamente nello stesso momento e sempre a tempo. Le loro particelle sono intrinsecamente collegate tra loro.

Il fenomeno appena descritto è noto come entanglement quantistico. Le proprietà delle particelle subatomiche condividono uno stato comune come la posizione o la velocità. Gli oggetti grandi non si comportano in questo modo e agiscono secondo la “meccanica classica” ipotizzata per la prima volta da Newton. Mentre quelli più piccoli si comportano in modo più strano a causa della meccanica quantistica.

I fisici del National Institute of Standards and Technology (NIST) sono stati in grado di utilizzare impulsi a microonde per azionare una batteria e battere perfettamente a tempo con l’altra. A livello quantistico, la dimensione di questi strumenti è subatomicamente massiccia. Le membrane di alluminio, sospese sopra le stuoie di zaffiro, sono larghe 20 micrometri per 14 micrometri di lunghezza e spesse 100 nanometri, pesando circa 70 picogrammi, che corrispondono a circa un trilione di atomi.

Batterie sempre a tempo collegate tra loro, tutto merito della fisica quantistica

“Se analizzi gli strumenti in modo indipendente, ognuno di loro sembra semplicemente troppo calda”, spiega il fisico John Teufel. “Guardandole insieme, possiamo notare che quello che sembra un movimento casuale di una batteria è altamente correlato con il movimento dell’altra. Ed è possibile solo attraverso l’entanglement quantistico”. Attraverso questo entanglement – ottenuto attraverso un complesso processo di raffreddamento

e l’invio di impulsi – i ricercatori hanno potuto analizzare una batteria e conoscere con precisione lo stato dell’altra, le loro posizioni e velocità come se fossero un unico oggetto.

A temperature più elevate le batterie vibrano in modo casuale. Anche allora, possono rimanere impigliate solo per circa 200 microsecondi (0,0002 di secondo). Questi dati potrebbero aiutare a sviluppare potenti computer quantistici. Sistemi quantistici massicci e altamente intricati come questo potrebbero essere utilizzati come nodi di reti quantistiche. Se gli scienziati sono in grado di misurare un battito con tale precisione, in futuro potrebbero verificarsi trasferimenti di dati senza una connessione fisica, fenomeno noto come teletrasporto quantistico. Le batterie stesse, essendo sia compresse che decompresse, possono agire come un qubit, uno stato compreso tra 1 e 0 che è molto più potente dei sistemi binari su cui si basano i computer attuali.