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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Il tempo potrebbe essere ancora più strano di quanto Einstein avesse mai immaginato. Un gruppo di fisici sta esplorando una possibilità che suona quasi assurda: un singolo orologio potrebbe esistere in sovrapposizione quantistica, ticchettando sia più veloce che più lento contemporaneamente. È il cosiddetto orologio di Schrödinger, un’idea che richiama il celebre paradosso del gatto, vivo e morto allo stesso tempo, ma applicata al concetto stesso di tempo. E la cosa davvero notevole è che potremmo essere vicini a verificarlo in laboratorio.

Lo studio, pubblicato il 20 aprile 2026 sulla rivista Physical Review Letters, è stato guidato da Igor Pikovski dello Stevens Institute of Technology, insieme ai team sperimentali di Christian Sanner della Colorado State University e Dietrich Leibfried del NIST. La domanda di fondo è tanto semplice quanto vertiginosa: il tempo obbedisce alle regole della meccanica quantistica?

Quando la relatività incontra il mondo quantistico

La relatività di Einstein ha già dimostrato che il tempo non è fisso. Cambia a seconda della velocità e della gravità. Un orologio che viaggia a 10 m/s per 57 milioni di anni accumulerebbe circa un secondo di ritardo rispetto a uno fermo. Effetti del genere sono stati confermati sperimentalmente con dispositivi di precisione estrema, come gli orologi atomici a ioni di alluminio del NIST. È il famoso paradosso dei gemelli: uno viaggia ad alta velocità, torna indietro, ed è più giovane dell’altro.

Ma cosa succede quando si spinge questo ragionamento nel territorio quantistico? I ricercatori si sono chiesti se un singolo orologio possa sperimentare due flussi di tempo diversi nello stesso momento, esistendo in sovrapposizione quantistica. Secondo la teoria, dovrebbe essere possibile. Pikovski e i suoi collaboratori avevano proposto l’idea oltre dieci anni fa, ma all’epoca l’effetto era troppo sottile per essere osservato. Ora le cose potrebbero cambiare.

Orologi a ioni ultrafreddi e fluttuazioni quantistiche

Il team si è concentrato sugli orologi a ioni in fase di sviluppo al NIST e alla Colorado State University. Questi strumenti intrappolano singoli ioni, come alluminio o itterbio, li raffreddano a temperature prossime allo zero assoluto e ne controllano gli stati quantistici con i laser. L’analisi ha mostrato che combinando orologi di altissima precisione con tecniche di calcolo quantistico a ioni intrappolati, sarebbe possibile osservare proprietà quantistiche del tempo finora nascoste.

Gabriel Sorci, dottorando allo Stevens Institute e coautore dello studio, ha spiegato che questi orologi atomici sono ormai talmente sensibili da rilevare differenze temporali causate dalle sole vibrazioni termiche a temperature infinitesimali. Ma anche allo zero assoluto, il ritmo di ticchettio verrebbe influenzato dalle sole fluttuazioni quantistiche.

I ricercatori hanno poi esplorato una possibilità ancora più insolita: manipolare il vuoto stesso, creando i cosiddetti “stati compressi”, stati quantistici in cui posizione e velocità si comportano in modi non convenzionali. In queste condizioni, un singolo orologio potrebbe effettivamente ticchettare sia più veloce che più lento allo stesso tempo, diventando inoltre entangled con il proprio moto quantistico.

L’orologio di Schrödinger non è più solo un esperimento mentale. Sanner ha dichiarato che la tecnologia necessaria per generare lo squeezing richiesto e raggiungere la precisione necessaria negli orologi a ioni esiste già, o quasi. Per Pikovski, le implicazioni vanno ben oltre questo singolo esperimento. Il suo lavoro precedente ha mostrato che la tecnologia quantistica potrebbe perfino rilevare singoli gravitoni, le ipotetiche particelle portatrici della gravità. La fisica, a quanto pare, è ancora piena di misteri ai livelli più fondamentali. E finalmente ci sono gli strumenti per iniziare a illuminarli.

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Il tempo potrebbe non essere perfetto come si è sempre pensato. Un gruppo internazionale di fisici ha individuato quella che sembra una minuscola, quasi impercettibile imperfezione nel tempo stesso, legata a uno dei misteri più profondi della fisica: il rapporto tra meccanica quantistica e gravità. La ricerca, pubblicata su Physical Review Research e sostenuta dalla Foundational Questions Institute (FQxI), non cambierà il funzionamento degli orologi né avrà effetti sulla vita quotidiana. Eppure, apre uno spiraglio affascinante su come funziona davvero l’universo nelle sue fondamenta.

Tutto parte da un problema vecchio di decenni. Nella meccanica quantistica, le particelle possono trovarsi in più stati contemporaneamente, una condizione chiamata sovrapposizione quantistica. Quando qualcuno osserva o misura il sistema, questa sovrapposizione “collassa” in un unico risultato definito. Ma perché succede? Nessuno lo sa davvero, e la questione resta uno dei nodi irrisolti della fisica moderna.

Modelli di collasso spontaneo e il legame con la gravità

Già negli anni Ottanta, alcuni ricercatori avevano proposto che il collasso della funzione d’onda potesse avvenire in modo spontaneo, senza bisogno di un osservatore. Questi modelli di collasso non sono semplici interpretazioni filosofiche: a differenza delle letture tradizionali della meccanica quantistica, fanno previsioni che potrebbero essere verificate sperimentalmente.

Il team guidato da Nicola Bortolotti, dottorando presso il Centro Ricerche Enrico Fermi (CREF) di Roma, ha preso sul serio l’ipotesi che questi modelli siano collegati alla gravità. Ha analizzato due versioni principali: il modello Diósi Penrose, che da tempo suggerisce un legame tra gravità e collasso, e la Localizzazione Spontanea Continua. Il risultato? Se questi modelli descrivono correttamente la realtà, allora il tempo non può essere perfettamente preciso. Conterrebbe un livello intrinseco, seppur infinitesimale, di incertezza temporale.

“Abbiamo preso sul serio l’idea che i modelli di collasso possano essere legati alla gravità e ci siamo chiesti: cosa implica tutto questo per il tempo stesso?” ha spiegato Bortolotti.

Un limite fondamentale alla precisione degli orologi

Questa imperfezione nel tempo stabilirebbe un limite assoluto alla precisione degli orologi, un confine oltre il quale nessuna tecnologia potrà mai spingersi. Detto questo, niente panico: l’effetto è talmente piccolo che nemmeno gli orologi atomici più avanzati oggi esistenti riuscirebbero a rilevarlo. Come ha sottolineato Catalina Curceanu, coautrice dello studio, “l’incertezza è di molti ordini di grandezza al di sotto di qualsiasi cosa possiamo attualmente misurare”.

Il punto davvero interessante, però, sta altrove. La meccanica quantistica e la relatività generale trattano il tempo in modi radicalmente diversi. Per la prima, il tempo è un parametro esterno e fisso, che scorre imperterrito sullo sfondo. Per la seconda, il tempo si piega, si allunga, si deforma sotto l’influenza della massa e dell’energia. Trovare un terreno comune tra queste due visioni è la grande sfida della fisica contemporanea, e questa ricerca sull’imperfezione nel tempo potrebbe rappresentare un piccolo ma significativo passo nella direzione giusta.

Curceanu ha anche ricordato quanto sia raro trovare istituzioni disposte a finanziare ricerche su questioni così fondamentali riguardo a universo, spazio, tempo e materia. Eppure, come dimostra questo lavoro, anche le idee più radicali sulla meccanica quantistica possono essere messe alla prova con misurazioni fisiche precise. E il fatto che la misurazione del tempo resti salda e affidabile è, a suo modo, una notizia rassicurante.

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