Luglio 6, 2022

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I ricercatori hanno collegato i cristalli del tempo e non è finzione

Come se l’informatica quantistica non fosse abbastanza misteriosa, ora i misteriosi cristalli temporali stanno iniziando a mostrare il loro potenziale in questo campo.

L’informatica quantistica ha appena visto una svolta grazie al lavoro di ricercatori inglesi su una tecnologia sperimentale che sembra provenire direttamente dalla fantascienza. In un documento di ricerca molto reale, annunciano di aver collegato i cristalli temporali in un unico sistema che potrebbe un giorno partecipare all’emergere del calcolo quantistico su larga scala.

Per discutere la portata di questo lavoro, dobbiamo iniziare guardando queste cose interessanti. In mineralogia, “cristallo” si riferisce a solidi la cui struttura presenta uno schema che si ripete nello spazio. Queste strutture cristalline si trovano ovunque nel nostro ambiente; Si trovano in particolare nel ghiaccio, nel sale da cucina, negli zuccheri e in alcuni minerali e metalli.

A livello microscopico, questi cristalli hanno una struttura reticolare; Gli atomi che lo compongono si incastrano secondo regole ben precise, un po’ come le nanoscale dei Lego. Quindi gli atomi che compongono queste reti sono più o meno bloccati nella stessa posizione. Se la struttura cambia, è inevitabilmente dovuto a una forza esterna, ad esempio la pressione, che può deformare questa rete.

Ripetizione nello spazio, soprattutto nel tempo

Ma come spesso accade nella fisica quantistica, il posizionamento di questi cristalli temporali è abbastanza diverso e del tutto controintuitivo. Qui gli atomi non sono più determinati dalla struttura, ma dalle proprietà quantistiche delle particelle che li compongono.

A differenza dei cristalli convenzionali la cui struttura si ripete solo nello spazio e rimane costante, la struttura di un cristallo temporale cambia costantemente secondo uno schema che si ripete nel tempo. Un comportamento banalmente comprensibile delle oscillazioni del pendolo – da cui il termine cristallo del tempo. Soprattutto, lo fanno in uno stato di energia molto basso, quando non sono soggetti a nessuna forza esterna.

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Un comportamento che sembra quasi un moto perpetuo. Tuttavia, è una completa sciocchezza, per definizione contraria alle leggi della fisica newtoniana tradizionale. Per questo motivo, i ricercatori hanno a lungo considerato i cristalli temporali essenzialmente impossibili.

Una rappresentazione della struttura cristallina del sale da cucina. © Benjah-bmm27 – Wikimedia Commons

Il concetto delle Nazioni Uniteimpossibileche comincia ad apparire

Ma i recenti progressi della scienza ci hanno ricordato che il quadro può apparire molto diverso quando si osserva il problema attraverso lo strano prisma della fisica quantistica. Così, nel 2016, i ricercatori hanno lanciato alcune bombe nel mondo della fisica fondamentale con la prima conferma sperimentale di un cristallo.

Il lavoro dei ricercatori inglesi è l’ultimo notevole progresso in questo campo. Quando hanno riunito due di questi cristalli temporali in condizioni molto specifiche, hanno osservato lo scambio di particelle. Quindi i due cristalli hanno creato un unico sistema capace di esistere in due stati diversi contemporaneamente. Questo è chiamato sovrapposizione quantistica.

L’esempio più famoso per illustrare questo concetto è il famoso gatto Schrödinger, che si dice molto volgarmente.vivo e morto“Finché non abbiamo aperto il famoso forziere (vedi de Schrödinger chat). Ma senza entrare nei dettagli, il problema è che questa proprietà molto speciale li rende ottimi candidati per diventare qubit.

© FLY: D – Unsplash

Queste sono le unità di base su cui si basa il calcolo quantistico (vedi il nostro post). Sebbene operino su principi fisici fondamentalmente diversi, svolgono in qualche modo lo stesso ruolo dei qubit nell’informatica convenzionale; Sono responsabili della memorizzazione delle informazioni collettivamente, in alternanza tra diversi stati.

Alle frontiere della fantascienza

Ciò non significa che questa ricerca spingerà il calcolo quantistico a nuovi livelli oggi. I cristalli temporali sono ancora troppo giovani e poco conosciuti per prendere in considerazione l’idea di incorporarli in un vero computer quantistico nel prossimo futuro. D’altra parte, è un proof of concept molto interessante che sembra confermare il potenziale di questi cristalli temporali per questa applicazione.

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In breve, questi cristalli temporali potrebbero diventare uno degli elementi costitutivi dei computer quantistici del futuro. Oltre ad altri sviluppi nella fisica fondamentale ma anche nella scienza dei materiali (vedi il nostro post), questo tipo di lavoro contribuisce a definire il futuro di questa tecnologia. Dobbiamo ancora aspettare molti anni, forse decenni, prima che diventi veramente democratico; Ma si tratta davvero del futuro dell’informatica, anche se questi concetti sono presi ancora oggi dalla fantascienza.