I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno prodotto un risonatore meccanico in cui
Per spiegare la meccanica quantistica, l'austriacoil fisico Erwin Schrödinger ha escogitato un esperimento mentale. Mise il gatto in una scatola di metallo chiusa a chiave con una sostanza radioattiva, un contatore Geiger e un pallone di acido cianidrico. In un certo periodo di tempo, un atomo di una sostanza può decadere con una certa probabilità. Questo attiva il contatore Geiger e fa scattare un meccanismo che frantuma la fiaschetta del veleno. Di conseguenza, il gatto muore.
Perché l'osservatore esterno non lo sase l'atomo è decaduto, non sa nemmeno se il gatto è vivo o morto. Secondo la meccanica quantistica, in questo momento il gatto dovrebbe essere in uno stato di sovrapposizione: è sia vivo che morto. Fino ad ora, gli scienziati hanno imitato questo esperimento a livello micro: hanno usato atomi o molecole in stati di sovrapposizione meccanica quantistica.
Nel loro studio, i fisici svizzeri hanno creatoun sistema in cui le vibrazioni in un cristallo agiscono come un gatto e uno strato di materiale piezoelettrico superconduttore funge da capsula con veleno. Crea un campo elettrico quando il cristallo cambia forma mentre vibra. In un tale sistema, la sovrapposizione di un qubit può essere trasferita al cristallo, a seguito della quale si osservano vibrazioni in esso in due direzioni contemporaneamente.
Schema dell'esperimento:le vibrazioni all'interno del cristallo e del substrato superconduttore imitano un gatto e un atomo di una sostanza radioattiva legata a una capsula di veleno dell'esperimento mentale di Schrödinger. Immagine: Yiwen Chu, ETH Zurigo
Affinché gli stati vibrazionali corrispondano"Il gatto di Schrödinger", è importante che siano distinguibili macroscopicamente, spiegano gli scienziati. Ciò significa che la distanza tra gli stati su e giù deve essere maggiore di qualsiasi fluttuazione termica o quantistica degli atomi all'interno del cristallo.
I ricercatori hanno misurato lo spazioseparazione di due stati utilizzando un qubit superconduttore. Si è rivelato abbastanza grande da distinguere chiaramente gli stati. "Mettendo in sovrapposizione i due stati vibrazionali del cristallo, abbiamo effettivamente creato un gatto di Schrödinger da 16 μg", afferma Ewen Chu, professore all'ETH di Zurigo.
I ricercatori osservano che i risultatigli esperimenti hanno un significato non solo teorico ma anche pratico. Ad esempio, le informazioni quantistiche memorizzate nei qubit possono essere rese più affidabili utilizzando gli stati cat di Schrödinger, che consistono in un numero enorme di atomi in un cristallo, piuttosto che affidarsi a singoli atomi o ioni, come si fa attualmente. Inoltre, la sensibilità di oggetti massicci in stati di sovrapposizione al rumore esterno può essere utilizzata per misurare con precisione minuscole perturbazioni come le onde gravitazionali o le particelle di materia oscura.
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In copertina: un'illustrazione artistica del gatto di Schrödinger. Immagine: Yiwen Chu, ETH Zurigo