I fisici teorici Ashvin Vishwanath (Professore di Fisica, Harvard University) e il suo team di ricerca si sono spinti oltre i confini del nostro universo tridimensionale. Utilizzando un potente processore quantistico, il team di Vishwanath ha dimostrato per la prima volta la creazione di una nuova fase della materia chiamata "ordine topologico non abeliano".
I ricercatori sono riusciti a sintetizzare e controllare particelle esotiche chiamate "anioni non abeliani", che si trovano a metà strada tra i bosoni e i fermioni. Qualcosa che finora esisteva solo in teoria, e che porta con sé grandi promesse per la realizzazione di migliori computer quantistici. La scoperta è stata pubblicata su Nature in collaborazione con i ricercatori della società Quantinuum. Il
Gli anioni non abeliani, noti ai fisici come quasi-particelle, sono possibili solo matematicamente in un piano bidimensionale. Queste particelle, definite "quasi" perché non sono esattamente particelle, ma piuttosto eccitazioni a lunga durata attraverso una fase specifica della materia, hanno capacità speciali di memoria.
Come se non bastasse aver scoperto una nuova fase della materia, dunque, gli anioni non abeliani sono stati riconosciuti come una possibile piattaforma per la computazione quantistica, conferendo all'avanzamento della ricerca ancora maggiore significato.
Gli anioni non abeliani sono intrinsecamente stabili, a differenza dei qubit usati oggi - che risultano particolarmente vulnerabili agli errori. A differenza di questi ultimi, gli anioni non abeliani possono "ricordare" il loro passato mentre si muovono l'uno intorno all'altro, similmente a un mago che mescola tazze con palline nascoste. Questa proprietà è ciò che li rende topologici, ovvero capaci di essere piegati e distorti senza perdere la loro identità principale.
Per tutte queste ragioni, gli anioni non abeliani potrebbero un giorno diventare qubit ideali, unità di potenza computazionale che si estendono ben oltre i computer classici di oggi, se potranno essere creati e controllati su scale più ampie.
"Una strada molto promettente verso la computazione quantistica stabile è utilizzare questi tipi di stati esotici della materia come bit quantistici efficaci e fare computazione quantistica con essi", ha dichiarato Tantivasadakarn. "In questo modo si mitiga in larga misura il problema del rumore."
I ricercatori hanno sfruttato le capacità del nuovissimo processore H2 di Quantinuum. Hanno utilizzato misurazioni parziali e mirate per aumentare sequenzialmente la complessità del loro sistema quantistico, ottenendo un'onda quantistica ingegnerizzata con le esatte proprietà e caratteristiche delle particelle che stavano cercando.
"La misurazione è l'aspetto più misterioso della meccanica quantistica, che porta a famosi paradossi come il gatto di Schrödinger e numerosi dibattiti filosofici," ha affermato Vishwanath. "Qui abbiamo usato le misurazioni come strumento per modellare lo stato quantistico di interesse."
"Almeno per me, è stato semplicemente incredibile che tutto funzioni e che possiamo fare qualcosa di molto concreto," ha detto Vishwanath. "Connette davvero molti aspetti della fisica, dalla meccanica quantistica fondamentale alle idee più recenti su questi nuovi tipi di particelle."