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24.06.2020 - 06:000

Osservato per la prima volta un entanglement quantistico su elettroni in un “metallo strano”

Miliardi di elettroni entangled al punto critico di una transizione di fase quantistica in un “metallo strano”

L’entanglement quantistico non smette mai di stupire. Un team internazionale di ricercatori, infatti, ha osservato per la prima volta l’entanglement in miliardi di elettroni che fluiscono in quello che viene definito un “metallo strano”, cioè un metallo con particolari proprietà quanto-meccaniche e magnetiche che non si manifestano in altri metalli. In questa ricerca, meccanica quantistica, fisica delle particelle e dei materiali, si combinano insieme in un risultato che potrebbe aiutare a sfruttare in modo pratico tutto il potenziale del mondo quantico.

La complessa ricerca è il frutto del lavoro congiunto degli scienziati dell’università Rice a Houston, che hanno eseguito l’esperimento, e dell’Università tecnica di Vienna. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science. Non è la prima volta in assoluto che miliardi di particelle risultano entangled, ma la novità questa volta, oltre che nel risultato, sta nel materiale utilizzato.

Gli scienziati hanno infatti esaminato il comportamento elettronico e magnetico di un “metallo strano”, composto da itterbio, rodio e silicio. Tale materiale va incontro a una transizione fra due fasi quantistiche, cioè il passaggio fra stati quantici della materia che avviene a una temperatura prossima allo zero assoluto. Nella transizione fra una fase e un’altra cambia l’assetto magnetico del materiale ed è proprio ciò che i ricercatori avevano intenzione di osservare.

«Con questi metalli strani, c’è un’insolita connessione fra la resistenza elettrica e la temperatura», ha spiegato Silke Bühler-Paschen dell’Università tecnica di Vienna. «A differenza dei metalli come oro o rame, questa non sembra dovuta al movimento termico degli atomi, ma alle fluttuazioni quantistiche intorno allo zero assoluto».

Queste fluttuazioni rappresentano una transizione di fase quantistica e il segno distintivo che si è giunti al punto critico quantistico, cioè dove avviene appunto la transizione, è l’osservazione del fenomeno dell’entanglement degli elettroni. «Quando ci riferiamo all’entanglement quantistico, pensiamo a minuscoli corpi», ha dichiarato il fisico teorico Qimiao Si dell’università Rice e coautore della ricerca. «Non lo associamo a oggetti macroscopici. Ma ad un punto quantistico critico, i corpi assumono un comportamento collettivo tale da poter osservare gli effetti dell’entanglement, anche in una pellicola metallica che contiene miliardi di miliardi di oggetti quantomeccanici».

In sostanza, si tratta di un caso insolito in cui l’entanglement quantistico è stato visibile su un flusso di elettroni in un metallo che ha subito una transizione di fase quantistica. È stato cioè osservato nel materiale realizzato e non, come avvenuto in diversi esperimenti precedenti, studiando i fotoni con complesse apparecchiature. “L’entanglement quantistico è alla base della conservazione e dell’elaborazione dell’informazione quantistica”, ha affermato Qimiao Si, e per tale motivo la meccanica quantistica, combinata con lo studio dei materiali, rappresenta certamente una delle frontiere tecnologiche del futuro.


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