L’industria tecnologica insegue materiali capaci di trasportare elettricità senza perdite e di elaborare informazioni a velocità estreme. Per farlo, la ricerca guarda ai materiali quantistici, governati dalle leggi del mondo subatomico. Ma per sfruttarli serve comprendere fenomeni ancora oscuri. Nel Novecento, lo studio di atomi ed elettroni portò ai transistor e all’era informatica: oggi nuove proprietà quantistiche promettono rivoluzioni altrettanto radicali.
Quando la geometria piega la realtà elettronica
Uno di questi fenomeni è la metrica quantistica, una geometria che emerge dall’interazione di grandi quantità di particelle all’interno di determinati materiali. Proposta circa vent’anni fa, finora era rimasta confinata alla teoria.
«Per molto tempo la metrica quantistica è stata considerata un costrutto teorico», spiega Andrea Caviglia, direttore del Dipartimento di Fisica della Materia Quantistica all’Università di Ginevra. «Solo di recente abbiamo iniziato a osservarne effetti concreti».
L’interfaccia rivoluzionaria tra due mondi
Il team guidato da Caviglia, insieme a Carmine Ortix dell’Università di Salerno, ha individuato la metrica quantistica nell’interfaccia tra due ossidi: titanato di stronzio e alluminato di lantanio. In presenza di campi magnetici intensi, gli elettroni hanno mostrato traiettorie deviate, segno tangibile dell’effetto geometrico. «La presenza di questo fenomeno si rivela osservando come le traiettorie elettroniche vengano distorte», chiarisce Giacomo Sala, primo autore dello studio pubblicato su Science.
La ricerca dimostra che la metrica quantistica è una proprietà intrinseca di molti materiali, non un’eccezione rara. Questo apre scenari inediti per lo sviluppo di tecnologie future: dall’elettronica capace di operare a frequenze terahertz alla superconduttività, fino a nuove interazioni tra luce e materia.
Come conclude Caviglia, queste scoperte «aprono strade inedite per sfruttare la geometria quantistica», spingendo l’elettronica verso possibilità che oggi possiamo soltanto immaginare.