Nuova scoperta: fase bidimensionale della materia sfida le leggi della meccanica statistica

RomeFisici del Cavendish Laboratory di Cambridge hanno raggiunto un importante traguardo creando un vetro di Bose bidimensionale, una fase unica della materia che mette in discussione le leggi della meccanica statistica. Questa scoperta notevole, pubblicata su Nature, potrebbe portare a progressi nel calcolo quantistico, poiché le particelle in questo stato rimangono ferme.

Punti chiave sul vetro di Bose:

• Presenta proprietà simili al vetro, con particelle localizzate.
• Si crea utilizzando fasci laser sovrapposti per formare un pattern quasi periodico.
• Sfrutta atomi ultrafreddi raffreddati a temperature dell'ordine dei nanokelvin.
• È non-ergodico, cioè conserva dettagliate informazioni sulle condizioni iniziali.
• Ha potenziale per applicazioni nel quantum computing grazie alla ridotta decoerenza.

Atomi ultrafreddi, quasi a zero assoluto, sono stati intrappolati in una struttura creata sovrapponendo diversi fasci laser. Questa struttura presentava un disegno unico che non si ripeteva ma possedeva un ordine su lunga distanza. Il risultato era un sistema in cui le particelle rimanevano in posizioni fisse.

Il vetro di Bose non si comporta come i sistemi normali nella meccanica statistica, dove le condizioni iniziali vengono solitamente dimenticate col tempo. Questa peculiarità è cruciale per il calcolo quantistico. Nei sistemi localizzati come il vetro di Bose, l'informazione quantistica può persistere molto più a lungo poiché gli stati quantistici rimangono isolati e non si mescolano con l'ambiente circostante, riducendo il rischio di decoerenza.

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Il professor Ulrich Schneider, che ha guidato lo studio, sottolinea che poter analizzare questo sistema direttamente rappresenta un grande progresso. Normalmente è difficile modellare grandi sistemi quantistici a causa della loro complessità. Tuttavia, l'esempio pratico del Bose glass in 2D consente agli scienziati di osservare il suo comportamento e le sue dinamiche direttamente.

Il Bose glass subisce una trasformazione evidente verso uno stato superfluido, un fenomeno affascinante. La superfluidità consente alle particelle di muoversi senza attrito. Questo cambiamento mette in luce il complesso diagramma di fase che i ricercatori possono studiare e utilizzare per sviluppare nuovi materiali e dispositivi quantistici.

La scoperta è entusiasmante, ma ci sono ancora molte incognite. La termodinamica e il movimento del vetro di Bose richiedono ulteriori studi. I ricercatori ritengono che questa nuova fase abbia un grande potenziale, ma molte domande devono trovare risposta prima che possa essere applicata concretamente.

Questa scoperta rappresenta un passo significativo nella fisica della materia condensata, aprendo nuove opportunità per lo studio dei sistemi non-ergodici e il progresso della tecnologia quantistica.