La meccanica quantistica continua a sorprendere gli scienziati con comportamenti che sfidano la logica del mondo macroscopico. Mentre nella fisica classica onde e particelle hanno ruoli distinti, nel regno quantistico tutto diventa più sfumato. Un recente studio dell’Università del Michigan ha dimostrato che uno stato quantistico ritenuto difficile da ottenere e mantenere può invece manifestarsi in modo naturale e stabile, aprendo nuove prospettive per le tecnologie emergenti.
Il fascino degli stati intermedi nella fisica quantistica
Nel mondo quantistico si distinguono due comportamenti principali: gli stati localizzati, in cui l’energia resta confinata in un’area precisa, e le onde propaganti, simili a increspature che si diffondono liberamente. Kai Sun, professore di fisica e autore principale della ricerca pubblicata su Physical Review X, spiega come il suo team abbia scoperto qualcosa di inaspettato: “Fondamentalmente cerco nuovi principi e fenomeni, specialmente quelli ritenuti impossibili”.
Gli scienziati sapevano già dell’esistenza di un terzo stato intermedio, parzialmente localizzato e regolato da un decadimento matematico noto come legge di potenza, più lento del decadimento esponenziale ma più rapido dell’onda libera. Questo stato era ritenuto fragile e difficile da stabilizzare. La nuova scoperta dimostra invece che esistono intere famiglie di sistemi in cui tutti gli stati seguono questa legge, risultando robusti senza richiedere calibrazioni complesse.
Oltre la linea retta: il potere delle dimensioni multiple
La svolta è arrivata abbandonando lo studio unidimensionale per analizzare sistemi bidimensionali e multidimensionali. In questi casi, i decadimenti secondo la legge di potenza emergono come comportamento normale vicino ai bordi dei materiali, sensibile alla loro geometria e proporzioni. Questa scoperta amplia notevolmente le possibilità di accesso a stati quantistici semi-localizzati, con implicazioni decisive per le tecnologie del futuro.
Le implicazioni pratiche potrebbero rivelarsi cruciali per l’informatica quantistica. I bit tradizionali valgono zero o uno, mentre i qubit possono ospitare stati confinati per i calcoli e stati regolati dalla legge di potenza per trasmettere informazioni. La loro stabilità senza condizioni estreme li rende candidati ideali per dispositivi quantistici più affidabili.
“Questo lavoro rivela concetti innovativi dal punto di vista fondamentale, aprendo al contempo nuove opportunità per applicazioni concrete”, conclude Sun. La ricerca mostra come ciò che sembrava impossibile possa rivelarsi naturale e aprire nuove strade nello sviluppo della tecnologia quantistica.
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