Divulgazione scientifica: Fisica quantistica

Ecco i quanti

LIGO: osserva il cosmo e "vede" i quanti

A un milionesimo di grado sopra lo zero assoluto, gli interferometri destinati a captare le onde gravitazionali dei collassi cosmici possono "vedere" effetti quantistici a scala subatomica.

"Il presente lavoro, grazie al raggiungimento di temperature dell'ordine dei microkelvin, dimostra che i rivelatori interferometrici di onde gravitazionali, progettati come strumenti di controllo della relatività generale e di fenomeni astrofisici, possono diventare sensibili strumenti di prova di effetti quanto-mecccanici macrosopici": lo scrivono in un articolo pubblicato sul " New Journal of Physics" Thomas Corbitt e Nergis Mavalvala del Massachusetts Institute of Technology, che curano la messa a punto e la calibrazione di alcune strumentazioni di LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).LIGO è una collaborazione internazionale che fa capo alla U.S. National Science Foundation per la rilevazione delle onde gravitazionali: misurando i più deboli movimenti esibiti da masse di prova rappresentate da specchi, ci si aspetta che LIGO riesca a osservare direttamente la radiazione gravitazionale generata da fenomeni esotici che avvengono nello spazio lontano, dalla collisione fra stellle di neutroni e buchi neri, fino all'esplosione di supernove. Per monitorare gli spostamenti relativi degli specchi dell'interferometro - posti a 4 chilometri di distanza l'uno dall'altro - vengono utilizzati fasci di luce laser, grazie ai quali LIGO è in grado di registrare spostamenti inferiori al millesimo della dimensione di un protone. Questa sensibilità è richiesta perché l'effetto delle onde gravitazionali previsto è decisamente piccolo. In diverse bande di frequenza, peraltro, la sensibilità di LIGO è limitata dal "rumore" che deriva dalla natura quantistica della luce laser e dal rumore termico proprio degli stessi specchi. L'osservazione del comportamento quanto-meccanico di LIGO richiede quindi la riduzione del rumore termico, che può essere ottenuta con tecniche simili a quelle per il raffreddamento laser degli atomi, in modo da raggiungere temperature molto prossime allo zero assoluto. Ora i ricercatori sono riusciti a raggiungere una temperatura di un milionesimo di grado al di sopra dello zero assoluto, e a osservare le oscillazioni di un pendolo a un livello molto prossimo al suo stato quantistico fondamentale. Il risultato suggerisce quindi come l'apparato possa essere utilizzato anche per osservare comportamenti quantomeccanici, come per esempio l'entanglement, a una scala di masse finora ritenuto impensabile.

Divulgazione Scientifica, Fisica quantistica, Storia della Fisica

fonte: http://www.lescienze.espresso.repubblica.it/

Divulgazione scientifica: Fisica quantistica

si avvicina l'era dei pc quantistici

Verso una rete Internet quantistica


Un gruppo di ricercatori del MIT di Boston ha realizzato una memoria quantistica in grado di "notificare" quando avviene la ricezione di un fascio laser in un gas atomico freddo
Un gruppo di ricercatori del MIT di Boston ha realizzato un passaggio chiave per la realizzazione di reti di informazione quantistiche, secondo quanto riportato in un articolo pubblicato sulle “Physical Review Letters”.
Una rete quantistica – in cui i dispositivi di memoria che immagazzinano stati quantistici sono interconnessi con dispositivi di elaborazione dell'informazione quantistica – è un prototipo per la futura progettazione di una rete Internet basata su qubit, i bit costituiti dagli stati quantistici di atomi o molecole.
Un passo sulla strada verso tale obiettivo è quello di guidare un impulso laser tra nodi in un sistema fisico. Un conto però è inviare e ricevere l'informazione di un fascio di luce, un altro è generare un segnale in grado di annunciare che esso è stato "catturato" con successo, un passo chiave, questo, perché il sistema possa funzionare correttamente.
Ora Haruka Tanji, Saikat Ghosh, Jonathan Simon, Benjamin Bloom e Vladan Vuletic del MIT hanno realizzato una memoria quantistica atomica in grado di "notificare" quando avviene la ricezione di un fascio di luce laser in un gas atomico freddo.
Il sistema atomico che riceve uno stato arbitrario di polarizzazione di un fotone incidente, chiamato qubit di polarizzazione, annuncia l'avvenuta memorizzazione di un qubit, e successivamente rigenera un altro fotone con lo stesso stato di polarizzazione.
Il segnale di notifica, occorre sottolineare, indica solo il fatto che l'impulso è stato catturato, senza cioè fornire i dettagli della polarizzazione, in modo da preservare l'informazione quantistica.

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