Quello del gatto di Schrödinger, che è sia vivo che morto finché il suo stato non viene verificato, è probabilmente uno dei paradossi più noti e curiosi della fisica quantistica. Nel corso di uno studio pubblicato su Physical Review Letters, un gruppo di ricerca ha prodotto un’animazione che lo rappresenta attraverso il movimento di singoli atomi di rubidio. In questo caso, il focus della ricerca non era il famoso paradosso, ma piuttosto la messa a punto di un sistema che permette di riorganizzare molto rapidamente migliaia di atomi in contemporanea, e che potrebbe in futuro servire per costruire computer quantistici “che non fanno errori” (o che ne fanno di meno).
Come spiega la ricerca
Le fragilità dei processori quantistici
I computer quantistici sono basati sui cosiddetti qubit per la memorizzazione e la manipolazione delle informazioni. A differenza dei bit su cui si basano i computer tradizionali, che possono assumere i valori zero o uno, i qubit possono assumere diverse combinazioni di questi due valori. Questo rende i processori quantistici estremamente più potenti e rapidi dei processori classici, ma anche particolarmente sensibili alle interferenze esterne. Per questo si dice che l’informazione quantistica è “fragile”, ossia soggetta ad errori. Fatto che, almeno per ora, rende difficile l’utilizzo dei computer quantistici per eseguire operazioni reali.
Usare l’intelligenza artificiale per coordinare il movimento degli atomi
Una strada che diversi gruppi di ricerca stanno intentando per risolvere il problema è quella di costruire computer quantistici i cui qubit sono costituiti da singoli atomi, disposti all’interno di matrici bidimensionali. Per eseguire i calcoli, questi atomi devono essere spostati continuamente e in modo molto preciso attraverso l’utilizzo di trappole ottiche costituite da fasci laser, un processo che può però richiedere molto tempo.
Gli autori del nuovo studio hanno allora pensato di utilizzare l’intelligenza artificiale (Ia) per velocizzarlo. In particolare, il team ha messo a punto un sistema che sfrutta l’Ia per programmare i movimenti della trappola ottica che permette lo spostamento degli atomi. In questo modo, i cambi di posizione richiedono solo 60 millisecondi, a prescindere dal numero di atomi coinvolti (fino a un massimo di 2024). Una velocità record, come spiega un articolo di commento che accompagna la pubblicazione.
Il gatto di Schrödinger rappresentato con atomi di rubidio
Per mostrare l’efficacia del nuovo sistema, il gruppo di ricerca, coordinato da Chao-Yang Lu e Jian-Wei Pan della University of Science and Technology of China, ha creato un video animato che rappresenta appunto il famoso paradosso del gatto di Schrödinger. Nel video (disponibile a questo link) ogni puntino giallo rappresenta un atomo di rubidio: i ricercatori ne hanno disposti 549 all’interno di una matrice di 230×230 micron, e poi hanno tracciato i loro movimenti grazie alla fluorescenza emessa da ciascun atomo dopo essere stato colpito da un fascio laser. Gli autori stimano che in futuro il protocollo possa essere utilizzato per sistemi costituiti da decine di migliaia a di atomi.
