Il futuro dell’informatica quantistica potrebbe essere spianato da una nuova forma di materia: i cristalli temporali.
In una nuova ricerca, gli scienziati hanno trovato un modo per collegare insieme due cristalli temporali in un sistema collegato cooperativo. Il risultato potrebbe essere un passo ancora più grande verso l’idea improbabile di una macchina a moto perpetuo, qualcosa con possibilità astronomiche ad ampio raggio se mai fosse realizzata.
I cristalli temporali offrono tutti i vantaggi dell’informatica quantistica tradizionale, con l’ulteriore vantaggio della loro energia apparentemente infinita, come descritto da un team dell’Università di Aalto nella Finlandia meridionale, che ha pubblicato i suoi risultati all’inizio di questo mese sulla rivista Nature Communications. Il collegamento di due cristalli temporali insieme rende più probabile che i ricercatori possano sviluppare un computer quantistico che funzioni a temperatura ambiente, un’impresa che al momento è puramente ambiziosa.
Dobbiamo parlare di computer quantistici
Il termine generico, “computer quantistici”, si riferisce a ricerche e prototipi in corso che coinvolgono a volte fino a otto o più “bit” di particelle alla volta. Questi bit utilizzano la sovrapposizione, la capacità di essere “in due posti contemporaneamente“, un concetto che sta alla base della propensione della meccanica quantistica per calcoli efficienti e veloci.
Il tuo attuale computer di casa, sebbene non sia una macchina quantistica, in sostanza funziona attraverso una rapida serie di particelle che si attivano avanti e indietro. Il codice macchina e le interfacce utente sovrapposte si basano su questi scambi elettrici sottostanti. I cristalli temporali possono aiutare i fisici a fare un passo avanti nell’informatica quantistica, portando a macchine più veloci di quelle odierne. Fondamentalmente, un cristallo temporale può essere utilizzato per l’informatica quantistica perché è una particella improbabile, quasi paradossale, che rimane in costante movimento apparentemente senza causa e senza fine.
Gli scienziati conoscono i cristalli temporali da circa dieci anni, e ne hanno esempi reali sin dal 2016. Il termine “cristallo” è tecnico, riferito a una sostanza in cui le particelle si dispongono in modo ordinato a seguito di fattori naturali o una corrente. Pensa a come l’acqua si congela, con la formazione di cristalli che serpeggia via in tutte le direzioni. Poiché le particelle si ordinano da sole con precisione geometrica, ciò porta a caratteristiche come sfaccettature piatte presenti in natura o sezioni trasversali poligonali regolari. Ciò significa che i cristalli temporali sono anche definiti dalla loro aderenza alla struttura reticolare, disponendosi in uno schema regolare.
I cristalli temporali accoppiati contribuiranno a rendere l’informatica quantistica una realtà
Finora, i cristalli temporali non si sono impegnati tra loro in multipli; hanno vibrato separatamente. In questa nuova ricerca, gli scienziati hanno per la prima volta una coppia di cristalli temporali che funzionano come una squadra, un’azione obbligatoria se l’informatica quantistica con cristalli temporali diventerà mai una realtà.
Perché questa è la prima volta che ci sono due cristalli del tempo accoppiati? Sono una fase della materia poco compresa e quasi nuova di zecca, quindi c’è ancora molta ricerca da fare prima che gli scienziati spieghino completamente come funzionano. E in secondo luogo, sono particolarmente difficili da studiare. Questo perché i cristalli temporali sono notoriamente fragili sotto osservazione, il che significa che non appena proviamo a studiarli, tendono a cadere fuori fase. L’osservazione, in questo caso, è un fenomeno della meccanica quantistica incarnato dal principio di indeterminazione di Heisenberg. Non appena un sistema viene osservato e misurato, cambia.
