Negli Stati Uniti è stato appena inventato uno strumento in grado di contenere centinaia di atomi e di disporli in modo tridimensionale. Questo macchinario è un passo importantissimo verso lo sviluppo di un computer quantistico.

Molti ricercatori stanno vagliando le possibilità di costruire computer capaci di elaborare dati usando particelle come fotoni, elettroni e atomi. Ogni particella porta con sé un bit d’informazione quantistica, o qubit, mentre le strani leggi della meccanica quantistica possono essere usate per fare calcoli a velocità molto superiori rispetto ai comuni calcolatori.

Per migliorare questi sistemi complessi in modo che siano in grado di fare calcoli significativi, i ricercatori stanno provando a intrappolare un gran numero di particelle da analizzare singolarmente.

David Weiss, Karl Nelson e Xiao Li dell’Università della Pennsylvania sono riusciti a intrappolare gli atomi in un reticolo ottico, uno schema d’interferenza che si crea quando due raggi laser si scontrano.

Gli atomi vengono intrappolati tra le zone di luce e quelle d’ombra come due palline da ping pong dentro a un uovo. Già in passato, però, i ricercatori avevano utilizzato i reticoli ottici per sequestrare milioni di atomi. “La differenza – spiega Weiss – è che oggi possiamo individuare ogni singolo atomo all’interno dello schema tridimensionale”. Fino ad oggi, infatti, gli unici reticolati in cui gli atomi erano visibili erano quelli mono o bidimensionali che, però, contenevano solo una manciata di particelle.

Nel nuovo studio, invece, gli scienziati hanno disposto i tre laser nell’angolazione necessaria a creare un reticolato tridimensionale capace d’intrappolare ben 250 atomi di cesio. Poi hanno fotografato questi atomi strato su strato per provare che potevano effettivamente vederli ad uno ad uno. “Se non li puoi vedere – rivela Weiss – è molto difficile che tu li possa poi manipolare.” E poi aggiunge che, proprio perché sono in grado di ricreare singoli atomi, “è chiaro che dovremmo divenatare talmente abili da influenzarli individualmente”.

Questa è la differenza di base perché i computer quantistici si affidano alla possibilità di concentrarsi su singoli atomi. L’equipe di ricerca sta adesso pensando di colpire i singoli atomi con un raggio laser mirato che potrà cambiare l’energia di stato delle particelle e farle interagire con le altre circostanti. Tutto questo porterebbe gli atomi nello stato della fisica quantistica conosciuto come “entanglement” (stato di trappola), pressoché indispensabile per fare calcoli quantistici.

“Ora che esiste questo grande strumento – commenta Trey Porto del National Institute of Standards and Technology del Maryland – possiamo veramente pensare di migliorare l’utilizzo di atomi neutri come i qubit per l’elaborazione quantistica”.