23 passi per una passeggiata quantistica
Un team di scienziati guidato dall'Istituto di ottica quantistica e informazione quantistica (IQOQI) dell'Accademia delle scienze australiana è riuscito a effettuare una passeggiata quantistica di 23 passi in un sistema quantistico. I risultati dello studio, finanziato in parte dall'UE, sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters. Una passeggiata aleatoria è fondamentalmente una formalizzazione matematica di una traiettoria che consiste nel fare passi casuali successivi, ed è particolarmente usata in fisica e matematica. Esempi di passeggiate aleatorie comprendono il "Galton board", che si usa per dimostrare la distribuzione binomiale agli studenti. In questo dispositivo vengono gettate palline dalla cima ed esse rimbalzano a sinistra o a destra in maniera casuale quando colpiscono i chiodini attaccati all'asse. Il "moto browniano" denota il moto apparentemente casuale di particelle sospese in un fluido come un liquido o un gas. In questo recente studio i ricercatori hanno usato come esempio un escursionista. Un escursionista deve decidere quale direzione prendere quando arriva a un incrocio. Senza una mappa, decide a caso quale percorso seguire. Sia che faccia delle deviazioni o meno, arriva sempre alla sua destinazione. I fisici hanno usato uno e due ioni intrappolati per mostrare una passeggiata quantistica su una linea nello spazio delle fasi (uno spazio che rappresenta tutti i possibili stati di un sistema). Questo studio offre al mondo della fisica una prima visione di questo processo quantistico usando ioni intrappolati. Il dottor Christian Roos e il dottor Rainer Blatt dell'IQOQI, insieme ai loro colleghi, hanno trasferito questo principio della passeggiata aleatoria ai sistemi quantistici e hanno simulato la situazione in cui un atomo "fa una passeggiata quantistica". "Intrappoliamo un singolo atomo in una trappola elettromagnetica di ioni e lo raffreddiamo per prepararlo allo stato terra", ha spiegato il dottor Roos. "Quindi creiamo una superposizione quantistica meccanica di due stati interni e mandiamo l'atomo a fare una passeggiata". Secondo i ricercatori, i due stati interni corrispondono alla decisione dell'escursionista di andare a sinistra o a destra. L'atomo però è diverso nel senso che non deve decidere una direzione, la superposizione dei due stati permette alle due possibilità di essere presenti allo stesso tempo. "A seconda dello stato interno, spostiamo lo ione verso destra o verso sinistra", ha sottolineato il dottor Roos. "In tal modo, gli stati motori e interni dello ione sono intrappolati". Il team ha modificato la superposizione degli stati interni dopo ogni passo. Per effettuare il cambiamento veniva usato un impulso laser. Quindi hanno spostato lo ione verso sinistra o verso destra. Hanno ripetuto con successo questo processo controllato casualmente 23 volte e hanno raccolto dati sulle prestazioni delle passeggiate quantistiche. L'uso del secondo ione ha permesso ai fisici di estendere l'esperimento e ha permesso allo ione in movimento di "stare fermo" invece di muoversi a sinistra o destra. Gli scienziati affermano che, facendo un'analisi statistica dei 23 passi, hanno effettivamente dimostrato che le passeggiate quantistiche non sono uguali alle classiche passeggiate aleatorie.
Paesi
Austria