Un nuovo effetto, mai osservato prima, apre la strada a dei potenti computer quantistici

Un nuovo effetto, mai osservato prima, apre la strada a dei potenti computer quantistici
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È stato individuato un nuovo fenomeno fisico, precedentemente teorizzato, che potrebbe portare alla realizzazione di fasi topologiche e computer quantistici a prova di guasto. Basta utilizzare onde ottiche, campi magnetici sintetici e invertire il tempo. Ok, forse è più complesso di così.

Effetto Aharonov-Bohm non abeliano. Il nome altisonante di un fenomeno osservato da un gruppo di ricercatori in collaborazione con il MIT e l'università di Pechino.

Accade spesso che artifici matematici, utilizzati per fare i conti, rivelino poi implicazioni di tipo prettamente fisico. Questo è uno di questi casi riguardante, in particolare, i "campi di misura", che servono a descrivere la trasformazioni subite da una particella. Questi esistono in due versioni: abeliani e non abeliani. Fino ad oggi, avevamo osservato esperimenti riguardanti esclusivamente i primi.

Ai fisici, in particolare, mancava un artificio pratico per creare l'effetto Aharonov-Bohm in laboratorio, e mancavano anche modi di rilevarlo. Ora, entrambi questi problemi sono stati risolti.

L'effetto ha a che fare con un aspetto solitamente controintuitivo della fisica moderna, il fatto che molti dei fenomeni fisici fondamentali sono invarianti nel tempo. Ovvero sono identici se invertiamo il tempo. Tuttavia, alcuni fenomeni esotici possono violare questa simmetria temporale.

Creare, ad esempio, una versione abeliana (i gruppi abeliani sono gruppi matematici con particolari proprietà) dell'effetto Aharonov-Bohm richiede la rottura della simmetria temporale. Che è un compito, di per sè, complesso. Ma ottenere la versione non-abeliana dell'effetto richiede ancora più impegno: la rottura della simmetria temporale svariate volte, e in modi diversi.

Tuttavia, con diversi artifici, il team è riuscito nell'impresa.

La versione abeliana dell'effetto Aharonov-Bohm (la più semplice) "era stata osservata con una serie di sforzi sperimentali, ma l'effetto non abeliano non era mai stato osservato, fino ad ora", dice Yang, uno degli autori della ricerca. La scoperta "ci permette di fare molte cose", continua, aprendo la porta a una grande varietà di potenziali esperimenti.

L'approccio sperimentale ideato da questo team "potrebbe ispirare la realizzazione di fasi topologiche esotiche in simulazioni quantistiche utilizzando fotoni, polaritoni, gas quantistici e qubit superconduttori", dice Soljacic, uno degli autori.

A questo punto, l'esperimento riguarda quasi esclusivamente la fisica fondamentale. Le numerose applicazioni pratiche possibili "richiederanno ulteriori progressi in futuro", dice Soljacic.

Insomma, per le applicazioni pratiche, che sembrano davvero futuristiche, dobbiamo aspettare. Non si sa mai con che velocità queste ricerche progrediscano, finchè non accade. Rimane emozionante sapere che, ancora una volta, da una semplice teoria abbiamo estrapolato un fenomeno fisico reale e comprovato.

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