Quantistica

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.

Mettendo in mostra un controllo preciso a livello quantistico, i fisici del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno sviluppato un metodo per fare in modo che un ione (atomo caricato elettricamente) mostri quantità esatte di movimento a livello quantico - qualsiasi quantità specifica fino a 100 pacchetti di energia o “quanti”, più di cinque volte il precedente massimo record di 17.

La meccanica quantistica, la teoria fondamentale del mondo atomico, afferma che l'energia viene rilasciata o assorbita in piccoli pacchi, o pacchetti, chiamati quanti. Gli atomi rilasciano energia luminosa irradiando fotoni o quanti di luce. Se catturati in una trappola dai ricercatori, l'energia motoria degli atomi viene trasportata dai fononi o quanti di movimento.

Oltre a creare singoli numeri di quanti, il team di scienziati del NIST ha controllato il movimento a pendolo del proprio ione per mostrare contemporaneamente due diverse quantità di quanti: zero (movimento minimo) più qualsiasi il numero fino a 18. Tale “sovrapposizione” di due stati è un segno distintivo del curioso mondo quantistico.

Pubblicati di recente su Nature, (1) i nuovi metodi potrebbero essere utilizzati con qualsiasi oscillatore meccanico quantistico, compresi i sistemi che oscillano come un semplice pendolo o vibrano come una molla.