Quantistica

Uno studio teorico apre nuove prospettive per la messa a punto di dispositivi in grado di misurare l'Universo mediante la fisica quantistica, come gli interferometri capaci di rilevare fluttuazioni dello spazio-tempo legate a onde gravitazionali in arrivo.

Pubblicato sulla rivista della American Physical Society uno studio teorico tutto italiano che apre nuove prospettive per la messa a punto di dispositivi in grado di misurare l'Universo, come gli interferometri capaci di rilevare fluttuazioni dello spazio-tempo legate a onde gravitazionali in arrivo. Ne sono autori Marilù Chiofalo, professoressa di Fisica della materia all'Università di Pisa, e il suo dottorando Leonardo Lucchesi, che ne ha fatto l'oggetto della sua tesi di laurea magistrale. Lo studio uscito sulla “Physical Review Letters” si intitola "Many-Body Entanglement in Short-Range Interacting Fermi Gases for Metrology". (1)

Al centro della ricerca “made in Pisa” ci sono i fermioni, le particelle quantistiche così chiamate in onore di Enrico Fermi. Come tutte le particelle quantistiche, a ogni fermione è associata un'onda di probabilità di essere in un certo spazio ad un dato tempo, e due di loro possono essere preparati in modo da continuare a condividere determinate caratteristiche anche se allontanati a grande distanza, come se le loro onde di probabilità fossero irrimediabilmente aggrovigliate tra loro, una proprietà che viene chiamata entanglement: è come se, lanciando due dadi, l'uscita di un numero sul primo dado garantisca l'uscita dello stesso numero sull'altro.

Ricercatori Cnr-Nanotec hanno dimostrato che è possibile realizzare una giunzione Josephson in superfluidi quantistici di polaritoni. Analogamente a ciò che avviene tra superconduttori separati da un isolante, è stata osservata, per la prima volta in fluidi di luce interagente, una giunzione Josephson artificiale, dovuta alla differenza di fase fra due fluidi quantistici.

Nell'ultimo decennio, lo sviluppo di nuovi materiali ha portato alla creazione di dispositivi in cui anche la luce si comporta come un fluido quantistico, in alcune delle più intriganti manifestazioni della fisica quantistica - superfluidità, superconduzione e condensazione di Bose-Einstein - su scala macroscopica, ovvero in sistemi con migliaia di particelle.

In un articolo pubblicato su Nature Photonics, (1) i ricercatori dell'Istituto di nanotecnologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nanotec) di Lecce, in collaborazione con l'Istituto di fisica dell'Accademia polacca delle scienze, hanno dimostrato che è possibile realizzare una giunzione Josephson (JJ) in superfluidi quantistici di polaritoni.

I ricercatori dell'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca, assieme i loro colleghi tedeschi e olandesi, hanno sviluppato prototipi di computer di archiviazione dati ad alta efficienza energetica.

I ricercatori dell'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca, assieme i loro colleghi tedeschi e olandesi, hanno raggiunto la magnetizzazione dei materiali creando brevi tempistiche a un costo energetico minimo. L'articolo è stato pubblicato sulla rivista Nature. (1)

Il rapido sviluppo della tecnologia dell'informazione richiede dispositivi di archiviazione dei dati controllati da meccanismi quantistici senza perdite di energia. Il mantenimento dei data center consuma (2) oltre il 3% della potenza generata in tutto il mondo e questa cifra è in crescita. (3) Mentre la scrittura e la lettura di informazioni rappresenta un collo di bottiglia per lo sviluppo IT, le leggi fondamentali della natura in realtà non vietano l'esistenza di una memorizzazione dei dati rapida ed efficiente dal punto di vista energetico.

Il modo più affidabile per archiviare i dati è codificarli come zeri binari e uno, che corrispondono agli orientamenti dei magneti microscopici, noti come spin, in materiali magnetici. Ecco come un disco rigido del computer memorizza le informazioni. Per passare un po' tra i suoi due stati di base, viene remagnetizzato tramite un impulso di campo magnetico. Tuttavia, questa operazione richiede molto tempo ed energia.