La prestigiosa rivista scientifica Nature Communications ha pubblicato nel numero del 29 novembre 2013 un articolo a firma di Giuseppe Compagno e Rosario Lo Franco, fisici teorici del Dipartimento di Fisica e Chimica dell’Ateneo di Palermo. Questo lavoro è il risultato di una collaborazione internazionale fra fisici teorici e sperimentali. Di essa fanno parte Erika Andersson, fisico teorico della Heriot – Watt University di Edimburgo, e fisici del noto gruppo sperimentale cinese di Ottica Quantistica della University of Science and Technology of China di Hefei, diretto da Guang-Can Guo.
Oltre all’aspetto scientifico, questa ricerca riveste un altro elemento che è di interesse per la vita accademica palermitana. Infatti essendo essa la concretizzazione di un fruttuoso lavoro congiunto tra fisici teorici di Palermo e fisici sperimentali cinesi, rappresenta l’inizio di una solida collaborazione fra le Università di Palermo e della Cina nel campo della fisica quantistica.
Nell’articolo Experimental recovery of quantum correlations in absence of system-environment back-action viene sviluppata la teoria e realizzato l’esperimento che mostra come controllare la dinamica di un sistema governato dalla fisica quantistica, nata per descrivere le “strane” proprietà della materia a livello microscopico, tramite un sistema governato invece dalla fisica classica che descrive il comportamento degli oggetti ordinari. La conoscenza del comportamento di sistemi quantistici a contatto con sistemi classici è materia di interesse sia per quanto riguarda la fisica fondamentale o di base che la fisica applicata.
L’aspetto relativo alla fisica fondamentale riguarda il fatto che in generale la comprensione dettagliata del comportamento di un sistema quantistico in contatto con un sistema classico è ancora un problema aperto. L’interesse applicativo risiede nel campo delle tecnologie che sfruttano le leggi quantistiche quali ad esempio quelle relative allo sviluppo dei cosiddetti computer quantistici.
I computer quantistici differiscono dai computer classici, ovvero dai computer che siamo abituati ad usare, in quanto richiedono per il loro funzionamento un hardware formato da parti microscopiche le cui proprietà sono regolate dalla meccanica quantistica. È infatti proprio grazie alle “strane” proprietà quantistiche che in prospettiva un computer quantistico permetterà di ottenere prestazioni non realizzabili in alcun modo dai normali computer classici indipendentemente dalla loro potenza.
Uno dei problemi con cui ci si confronta nella realizzazione pratica dei computer quantistici sta nel fatto che le proprietà quantistiche delle parti microscopiche dello stesso computer tendono a scomparire a causa dell’effetto negativo dell’ambiente circostante, rendendo il computer quantistico un “normale”computer. Attualmente, nella comunità scientifica è in atto un’intensa attività di ricerca, sia teorica che sperimentale, rivolta allo sviluppo di procedure che limitino il più possibile questo effetto negativo.
L’importanza del controllo del comportamento di un sistema quantistico da parte di un sistema classico deriva dal fatto che non tutte le parti di un computer quantistico possono essere quantistiche, per esempio la tastiera di ogni computer quantistico deve essere classica.
La ricerca pubblicata su Nature Communications mostra come, controllando un sistema quantistico tramite un secondo sistema classico, si riesca a contrastare la scomparsa delle proprietà quantistiche e persino a recuperarle in modo tale da rendere possibile, per tempi lunghi, la loro utilizzazione per lo speciale funzionamento quantistico del sistema.
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