Il celebre gatto di Schrödinger ha appena guadagnato un nuovo livello di stranezza. Un gruppo di fisici dell’Università di Oxford è riuscito a creare un tipo completamente inedito di stato quantistico, costruito a partire da componenti che sono già di per sé profondamente non classiche. E questo cambia parecchio le carte in tavola, sia per il futuro del calcolo quantistico sia per la comprensione delle regole bizzarre che governano il mondo subatomico.

Per chi non mastica fisica tutti i giorni, un breve riassunto. Il gatto di Schrödinger è un esperimento mentale: un gatto ipotetico che si trova contemporaneamente vivo e morto, finché qualcuno non lo osserva. Nella realtà, ovviamente, nessun gatto viene maltrattato, ma gli scienziati creano regolarmente sovrapposizioni quantistiche reali in laboratorio. Atomi, luce, persino il moto di particelle intrappolate possono esistere in più stati simultaneamente. È il principio su cui si basano tecnologie come i computer quantistici e gli orologi di precisione estrema.

Fino a oggi, gli stati “tipo gatto” più noti venivano costruiti combinando pacchetti d’onda coerenti, cioè gli equivalenti quantistici più vicini al moto classico. Il team di Oxford ha fatto qualcosa di diverso e decisamente più ambizioso.

Costruire stati quantistici da componenti già non classiche

La novità sta nel metodo. Invece di partire da stati coerenti, i ricercatori hanno sviluppato una tecnica che combina un’ampia gamma di componenti quantistiche già altamente non classiche. Parliamo di sovrapposizioni di stati compressi (squeezed states), dove l’incertezza quantistica si distribuisce in modo diverso su ciascuna parte dello stato. Roba che farebbe girare la testa anche a chi di meccanica quantistica ne sa parecchio.

L’esperimento ha sfruttato il moto di un singolo ione intrappolato. Questa piattaforma è particolarmente versatile perché combina due sistemi quantistici distinti: lo stato interno dello ione, che funziona come un qubit, e il suo moto, che si comporta come un oscillatore armonico quantistico capace di occupare molti livelli energetici diversi. Prima hanno generato interazioni che intrecciavano lo stato interno con diverse possibili configurazioni di moto, poi hanno eseguito una misurazione quantistica a metà circuito sullo stato interno. Il risultato? Il moto dello ione collassava nella sovrapposizione desiderata.

Come ha spiegato il primo autore dello studio, il dottor Sebastian Saner del Dipartimento di Fisica di Oxford, questo approccio ha fornito uno strumento per “scolpire” la sovrapposizione quantistica in quasi qualsiasi forma immaginabile.

Verso computer quantistici più robusti

La flessibilità del metodo è notevole. Regolando i parametri sperimentali, il team poteva modificare dimensione, orientamento e separazione delle componenti all’interno della sovrapposizione. Le misurazioni successive hanno rivelato pattern di interferenza e regioni di cosiddetta negatività di Wigner, segni inequivocabili che gli stati prodotti non erano banali miscele classiche ma autentiche sovrapposizioni quantistiche composte da stati motori genuinamente non classici.

E le applicazioni pratiche? La ricerca punta dritta verso tecnologie future basate su oscillatori quantistici, non solo su semplici qubit. Questi tipi di stati potrebbero essere più resistenti agli errori e supportare strategie di correzione più semplici ed efficaci. Un passo avanti concreto per il calcolo quantistico, insomma.

Ma c’è anche un aspetto più profondo. Questi esperimenti offrono una piattaforma nuova per indagare una delle domande più grandi della fisica: dove si trova esattamente il confine tra il mondo classico che sperimentiamo ogni giorno e la realtà quantistica che lo sostiene. Il gatto di Schrödinger, a quanto pare, non ha ancora finito di sorprenderci.

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