Un risultato straordinario è stato raggiunto da Google Quantum AI insieme a un team internazionale di ricercatori: per la prima volta è stato osservato un nuovo stato quantistico della materia, mai rilevato prima, grazie al processore quantistico Willow da 58 qubit. L’esperimento è stato così affascinante da meritarsi una pubblicazione sulla rivista Nature.
Il gruppo di lavoro, che riunisce scienziati della Technical University di Monaco, della Princeton University e di Google, è riuscito a realizzare uno stato quantistico chiamato “Floquet topologicamente ordinato”. In termini semplici, si tratta di una fase della materia che emerge solo quando il sistema non è in equilibrio, ma viene spinto in una dinamica periodica, con regole che si ripetono nel tempo. Finora questa condizione era rimasta solo un’ipotesi teorica: mai nessuno era riuscito a riprodurla in laboratorio.
Per comprendere la portata del risultato, basta ricordare che i diversi stati della materia – solido, liquido o gassoso – descrivono configurazioni stabili. Ma non tutta la natura segue questo schema. Alcuni fenomeni compaiono soltanto in condizioni estreme, quando le leggi termodinamiche classiche non bastano più. I cosiddetti sistemi di Floquet sono un esempio: oscillano in modo regolare e prevedibile, e proprio da questo ritmo emergono forme di ordine che non esistono nelle condizioni di equilibrio. Il processore Willow ha permesso di osservare questo comportamento direttamente, sviluppando anche un algoritmo interferometrico capace di sondarne la struttura topologica. Il risultato più sorprendente è stato assistere alla trasformazione dinamica di particelle esotiche, un effetto atteso solo in teoria fino a oggi.
Il chip Willow non è nuovo alle cronache: già nel 2024 aveva attirato l’attenzione per le sue prestazioni estreme, eseguendo in pochi minuti calcoli che avrebbero richiesto miliardi di anni ai supercomputer tradizionali. In quell’occasione, alcuni fisici avevano suggerito che i suoi risultati potevano essere letti come un indizio a favore della teoria del multiverso. Ora, con questa nuova scoperta, la sua importanza cresce ulteriormente, perché dimostra che i computer quantistici possono diventare piattaforme uniche per studiare fenomeni complessi e irraggiungibili con la simulazione classica.
La prima autrice dello studio, Melissa Will della TUM, ha sottolineato come “le fasi quantistiche non in equilibrio siano notoriamente difficili da simulare con i computer tradizionali”, evidenziando che i processori quantistici rappresentano strumenti sperimentali in grado di esplorare stati della materia completamente nuovi. Comprendere questi comportamenti potrebbe influenzare lo sviluppo di nuove tecnologie quantistiche e fornire intuizioni preziose per la fisica fondamentale.
In pratica, con Willow gli scienziati hanno aperto una finestra su un mondo di materia che non si comporta come quella che conosciamo. Un mondo che fino a ieri apparteneva solo alle formule e alle ipotesi teoriche, ma che ora può essere studiato direttamente, qubit dopo qubit.
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