La fisica quantistica sta aprendo nuove possibilità nel campo della tecnologia. Scopriamo come le particelle quantistiche chiamate fononi possono essere utilizzate per costruire un computer quantistico meccanico e le potenziali implicazioni per il futuro.
Quando accendi una lampada per illuminare una stanza, stai sperimentando l'energia luminosa trasmessa come fotoni, che sono piccoli pacchetti discreti di energia quantistica. Questi fotoni devono obbedire alle leggi a volte strane della meccanica quantistica, che, per esempio, stabiliscono che i fotoni sono indivisibili, ma allo stesso tempo permettono a un fotone di essere contemporaneamente in due posti diversi.
Similmente ai fotoni che compongono i fasci di luce, particelle quantistiche indivisibili chiamate fononi compongono un fascio di suono. Queste particelle emergono dal movimento collettivo di quadrilioni di atomi, come una "onda nello stadio" in un'arena sportiva è dovuta al movimento di migliaia di tifosi individuali. Quando ascolti una canzone, stai udendo un flusso di queste particelle quantistiche molto piccole.
Originariamente concepiti per spiegare le capacità termiche dei solidi, si prevede che i fononi obbediscano alle stesse regole della meccanica quantistica dei fotoni. Tuttavia, la tecnologia per generare e rilevare singoli fononi è rimasta indietro rispetto a quella dei fotoni.
Questa tecnologia sta solo ora sviluppandosi, in parte grazie al mio gruppo di ricerca presso la Scuola di Ingegneria Molecolare Pritzker dell'Università di Chicago. Stiamo esplorando le proprietà fondamentali quantistiche del suono dividendo i fononi in due e intrecciandoli insieme.
La nostra ricerca fondamentale sui fononi potrebbe un giorno consentire ai ricercatori di costruire un nuovo tipo di computer quantistico, chiamato computer quantistico meccanico.
