Roma – Il gatto di Schrödinger, l’esempio mentale forse più noto utilizzato per spiegare la paradossalità della meccanica quantistica, esiste davvero e nella realtà ha le fattezze di un atomo di antimonio. È quanto emerge da un rivoluzionario studio guidato dalla University of New South Wales (UNSW) e pubblicato su Nature Physics. Gli ingegneri della UNSW sono riusciti a dimostrare l’esperimento mentale di Schrödinger – per il quale se la vita di un gatto dipendesse dal decadimento di un atomo radioattivo, finchè non si osservasse l’atomo direttamente, il gatto sarebbe da considerarsi sia vivo che morto allo stesso tempo – utilizzando appunto un atomo di antimonio le cui caratteristiche aprono ora immense possibilità per il calcolo quantistico e le sue impressionanti applicazioni, prima fra tutte l’Intelligenza Artificiale. “Nel nostro lavoro, il ‘gatto’ è un atomo di antimonio – afferma Xi Yu, autore principale dello studio – L’antimonio è un atomo pesante, che possiede un grande spin nucleare, ovvero un grande dipolo magnetico. Lo spin dell’antimonio può prendere otto direzioni diverse, invece di due. Questo potrebbe non sembrare molto, ma in realtà cambia completamente il comportamento del sistema. Una sovrapposizione dello spin dell’antimonio che punta in direzioni opposte non è solo una sovrapposizione di ‘su’ e ‘giù’, perché ci sono molteplici stati quantici che separano i due rami della sovrapposizione.” Ciò ha profonde conseguenze per gli scienziati che lavorano alla costruzione di un computer quantistico che utilizzi lo spin nucleare di un atomo come elemento costitutivo di base. “Normalmente – afferma il coautore Benjamin Wilhelm – le persone usano un bit quantistico, o ‘qubit’ (un oggetto descritto da soli due stati quantistici) come unità di base dell’informazione quantistica. Se il qubit è uno spin, possiamo chiamare ‘spin down’ lo stato ‘0’ e ‘spin up’ lo stato ‘1’. Ma se la direzione dello spin cambia improvvisamente, abbiamo immediatamente un errore logico: 0 diventa 1 o viceversa, in una sola volta. Ecco perché l’informazione quantistica è così fragile.” Ma nell’atomo di antimonio che ha otto diverse direzioni di spin, se lo ‘0’ è codificato come un ‘gatto morto’ e l”1′ come un ‘gatto vivo’, un singolo errore non è sufficiente a confondere il codice quantistico. “Come dice il proverbio – continua Yu – un gatto ha nove vite. Un piccolo graffio non è sufficiente per ucciderlo. Il nostro ‘gatto’ metaforico ha sette vite: ci vorrebbero sette errori consecutivi per trasformare lo ‘0’ in un ‘1’! La sovrapposizione degli stati di spin dell’antimonio in direzioni opposte è ‘macroscopica’, perché avviene su una scala più ampia e realizza un gatto di Schrödinger”. Il “gatto” di antimonio è stato incorporato dai ricercatori in un chip quantistico di silicio, simile a quelli che abbiamo nei nostri computer e telefoni cellulari, ma adattato per dare accesso allo stato quantistico di un singolo atomo. Il chip è stato fabbricato dalla dott. ssa Danielle Holmes dell’UNSW, mentre l’atomo di antimonio è stato inserito nel chip dai colleghi dell’Università di Melbourne. “Ospitando il ‘gatto di Schrödinger’ atomico – afferma la Holmes – all’interno di un chip di silicio, otteniamo un controllo straordinario sul suo stato quantistico, o, se preferite, sulla sua vita e sulla sua morte. Inoltre, ospitare il ‘gatto’ nel silicio significa che, a lungo termine, questa tecnologia può essere ampliata utilizzando metodi simili a quelli che già adottiamo per costruire i chip per computer che abbiamo oggi”. Il significato di questa svolta è che apre le porte a un nuovo modo di eseguire calcoli quantistici. Le informazioni sono ancora codificate in codice binario, ‘0’ o ‘1’, ma c’è più ‘spazio per errori’ tra i codici logici. “Un singolo errore – afferma il Prof. Andrea Morello, a capo del team che ha condotto la ricerca – , o anche pochi errori, non confondono immediatamente le informazioni. Se si verifica un errore, lo rileviamo subito e possiamo correggerlo prima che si accumulino altri errori. Per continuare con la metafora del ‘gatto di Schrödinger’, è come se vedessimo il nostro gatto tornare a casa con un grosso graffio sul muso. È tutt’altro che morto, ma sappiamo che ha litigato; possiamo andare a cercare chi ha causato la rissa, prima che accada di nuovo e che il nostro gatto si faccia altre ferite”. La dimostrazione della capacità di rilevare e correggere gli errori quantistici, un vero e proprio “Santo Graal” dell’informatica quantistica, è il prossimo traguardo che il team cercherà di raggiungere.(30Science.com)
