Una nuova ricerca condotta presso il California Institute of Technology (Caltech) ha dimostrato come il movimento termico degli atomi, tradizionalmente considerato un disturbo nei sistemi quantistici, possa essere trasformato in una risorsa preziosa per la computazione quantistica. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Science, introduce una tecnica innovativa che consente di sfruttare questo moto per generare iperentanglement tra atomi neutri.
Gli esperimenti si sono basati sull’uso di "pinzette ottiche", strumenti che impiegano raggi laser focalizzati per intrappolare singoli atomi con estrema precisione. In particolare, sono stati utilizzati atomi di stronzio disposti in array ordinati. Anche a temperature prossime allo zero assoluto, questi atomi non sono completamente fermi, ma mostrano un leggero moto vibrazionale causato dall’energia termica residua. Tale agitazione rappresenta una fonte di rumore che può compromettere l’affidabilità dei dati nei sistemi quantistici.
Il team di Caltech ha ideato un metodo ispirato al celebre paradosso del "demone di Maxwell", proposto nel 1867. La tecnica prevede la misurazione individuale del moto di ciascun atomo, seguita da una correzione attiva per ridurre l’agitazione termica in tempo reale. Questo approccio ha dimostrato di superare in efficacia i più avanzati metodi di raffreddamento laser esistenti.
Una volta stabilizzata la condizione di quiete degli atomi, i ricercatori hanno indotto oscillazioni controllate e coerenti. Le oscillazioni, con un’ampiezza di circa 100 nanometri (ben al di sotto del diametro di un capello umano), sono state create in modo tale che ogni atomo potesse vibrare in due modi contemporaneamente, creando così uno stato di sovrapposizione quantistica.
Il passo successivo è stato l’entanglement tra atomi vicini, ottenuto correlando sia i loro stati motori che elettronici. Questo duplice legame è definito "iperentanglement", e segna la prima volta che tale fenomeno viene osservato in particelle massive come atomi neutri, mentre finora era stato registrato solo con fotoni.
Secondo il professor Manuel Endres, coautore dello studio, l’obiettivo era estendere al massimo il controllo sui singoli atomi. “È come avere un modellino atomico con cui possiamo giocare a piacere: prima sapevamo controllare solo gli elettroni interni, ora possiamo manipolare anche il movimento esterno dell’intero atomo,” ha spiegato in una nota stampa.
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