Elettroni sincronizzati

Una nanotrappola si può immaginare come un tubo delle dimensioni di qualche miliardesimo di metro in cui vengono chiusi degli elettroni per studiarne il comportamento. Così, i ricercatori dei centri dell’Istituto nazionale per la fisica della materia del Cnr “S3” di Modena e “Nest” di Pisa, dell’Università di Modena e Reggio Emilia e della Scuola Normale Superiore, in collaborazione con la Columbia University di New York, sono riusciti a osservare con estrema precisione il comportamento di un quartetto di elettroni confinato in una di queste strutture. Risultato: le particelle si muovono in modo coordinato e  con frequenze precise e possono essere manipolate. Lo studio è stato pubblicato su Nature Phisics.

Come è noto, la fisica della materia alle dimensioni di un atomo o inferiore a esso segue leggi diverse da quelle della fisica classica. Secondo questi principi, che rientrano nella fisica quantistica, il comportamento di particelle come gli elettroni non può essere descritto come siamo abituati a fare per gli oggetti di maggiori dimensioni, ma viene delineato principalmente in termini di previsioni probabilistiche.

La tecnica messa a punto dal Cnr ha consentito di determinare la frequenza delle vibrazioni delle particelle grazie all’uso di un fascio di luce laser. Gli elettroni racchiusi in una nanotrappola possono infatti muoversi solo in modo coordinato e, secondo le leggi della meccanica quantistica, vibrano con frequenze ben definite che, grazie a questo metodo, è stato possibile misurare con una precisione senza precedenti.

Secondo gli autori dello studio, le potenziali applicazioni di questi sistemi per i calcoli quantistici sono molte, poiché la maggiore precisione aumenta le quantità di informazioni che si possono elaborare. Riuscire a manipolare in modo preciso e controllato il comportamento delle particelle è un grande passo non solo per la ricerca teorica, ma è un prezioso strumento in più per la ricerca volta alla progettazione dei computer quantistici, gli ipotetici calcolatori del futuro, nei quali l’elaborazione delle informazioni si baserà sulla fisica dei quanti anziché sui bit. (s.s.)