Nel centenario della rivoluzione quantistica un Nobel su esperimenti che, consentono l’uscita di questa rivoluzione dal mondo degli atomi. La motivazione ? : ” per la scoperta del tunneling quantistico macroscopico e della quantizzazione dell’energia in un circuito elettrico” . Semplificando e chiedendo scusa per questo , l’esperimento mostra che un circuito superconduttivo, grande quanto una moneta da 2 euro , può comportarsi come una unica particella quantistica, attraversando barriere senza sfondarle. Condizioni essenziali per la realizzazione di computer quantistici e il teletrasporto.
Il Premio Nobel per la Fisica è stato assegnato a John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis , per i loro contributi fondamentali negli studi sulla meccanica quantistica applicata ai circuiti elettrici. Il premio, del valore complessivo di 1,17 milioni di dollari, è stato suddiviso tra i tre ricercatori, tutti professori presso prestigiose università americane.
John Clarke è docente di fisica all’Università della California, Berkeley ; Michel H. Devoret è professore emerito di fisica applicata presso lo Yale Quantum Institute della Yale University; mentre John M. Martinis ha insegnato all’Università della California, Berkeley e attualmente collabora con il team dedicato all’intelligenza artificiale quantistica di Google.
I due pilastri della fisica moderna
La grande rivoluzione scientifica del XX secolo è composta dalla meccanica quantistica , che ha cambiato a fondo ciò che sappiamo della materia e dalla Relatività Generale di Einstein. Il riconoscimento è stato conferito in seguito a una serie di esperimenti condotti tra il 1984 e il 1985 su circuiti elettrici che hanno dimostrato come un fenomeno noto come “tunneling” – ovvero la capacità delle particelle di attraversare barriere potenziali grazie a effetti quantistici – possa manifestarsi su scale più ampie rispetto a quanto precedentemente ritenuto possibile. In termini semplici, tale fenomeno consiste nel passaggio delle particelle attraverso una barriera energetica simile a un tunnel invisibile. Semplificando : nel mondo classico una palina lanciata contro un muro cade a terra mentre nel mondo quantistico lo attraversa senza romperlo è questo l’effetto tunnel.
Tradizionalmente si riteneva che questo effetto fosse limitato al livello microscopico degli atomi, poiché gli effetti quantistici tendono a scomparire passando dal micro al macrocosmo.
Le ricerche che giustificano il Nobel
Il lavoro dei tre scienziati ha riguardato specificamente circuiti elettrici caratterizzati dalla presenza di materiali superconduttori, capaci di condurre corrente senza resistenza, aprendo così nuove prospettive nella comprensione e nell’applicazione dei principi della meccanica quantistica su sistemi più estesi.
Se ne sono occupati e hanno studiato un sistema analizzando l’effetto tunnel quantistico che si verifica a livello macroscopico in un oggetto che possiamo tenere in mano. Questa scoperta apre le porte a tecnologie che accelerano il percorso verso la realizzazione del computer quantistico.
In estrema sintesi, il lavoro ha dimostrato che questo processo può verificarsi in un sistema “abbastanza grande da poter essere tenuto in mano”.
La meccanica quantistica è il fondamento di tutta la tecnologia digitale.
Un premio Nobel è stato assegnato proprio nel centenario della nascita della meccanica quantistica, avvenuta nel 1925, in seguito a uno studio celebre di Werner Heisenberg. Altri padri della meccanica quantistica sono Max Planck, Albert Einstein, Erwin Schrödinger e Niels Bohr.
Molte delle cose che facciamo ogni giorno con la fisica moderna ne sono una dimostrazione: radiografie, forni a microonde, luci LED, dispositivi laser, fornelli a induzione e cellulari.
I computer quantistici, un giorno, permetteranno ad esempio di avere nanorobot che potremo usare per curare malattie.
Nuovi materiali come il grafene, cento volte più resistente dell’acciaio e uno dei migliori conduttori elettrici, stanno aprendo nuove possibilità. Ma anche gli schermi flessibili, che potrebbero rivestire pareti intere con “tessuti schermo”.
Il futuro potrebbe riservarci anche il teletrasporto, attraverso il quale grandi quantità di informazioni potrebbero essere trasmesse tra due punti molto distanti, con un internet velocissimo.
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