Luglio 18, 2024

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I ricercatori sfruttano il potere dell’entanglement per alimentare un motore quantistico

I ricercatori sfruttano il potere dell’entanglement per alimentare un motore quantistico

Cos’è l’entanglement quantistico?

Per comprendere questo progresso, parliamo prima di un fenomeno affascinante e difficile da comprendere: l’entanglement quantistico.

L’entanglement quantistico significa che due particelle si trovano in uno stato in cui le loro proprietà sono collegate in modo tale che conoscere lo stato di una ti dice immediatamente qual è lo stato dell’altra, non importa quanto siano distanti.

Immagina di avere due particelle (ad esempio due fotoni) intrecciate. Ciò significa che le loro proprietà, come la loro polarità (un tipo di direzione in cui oscillano), sono interconnesse. Se misuri la polarizzazione di una particella, conoscerai immediatamente la polarizzazione dell’altra, anche se si trova a milioni di chilometri di distanza.

Questo fenomeno non significa che le particelle si trasmettano informazioni più velocemente della luce. Piuttosto, sono preparati in un caso speciale in cui i risultati delle misurazioni sono correlati in modo predefinito. È come se fossero preprogrammati per fornire risultati correlati quando misurati.

Tuttavia, i ricercatori dell’Accademia cinese delle scienze sono riusciti a utilizzare questo fenomeno di entanglement per creare un motore quantistico.

La promessa dei motori quantistici

A differenza dei motori convenzionali che bruciano carburante come benzina o diesel per produrre energia, un motore quantistico utilizza i laser per spostare le particelle tra diversi stati quantistici. La conversione della luce in energia cinetica apre la strada a motori più efficienti.

In effetti, i motori quantistici potrebbero teoricamente superare i limiti dei motori classici raggiungendo efficienze di conversione della potenza superiori al 25%. Questa efficienza sarebbe sufficiente per alimentare computer e circuiti quantistici su larga scala, che potrebbero rivoluzionare la tecnologia moderna fornendo una fonte di energia priva di combustibili fossili.

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Il ruolo critico dell’entanglement

Per testare questa idea rivoluzionaria, gli scienziati hanno recentemente utilizzato ioni ultrafreddi, che sono particelle caricate elettricamente raffreddate a temperature estremamente basse. Concretamente, questi ioni sono stati intrappolati utilizzando campi magnetici in un dispositivo speciale. Successivamente, i ricercatori hanno utilizzato i laser per posizionare questi ioni in stati entangled.

L’entanglement è un fenomeno chiave in questo processo. Come accennato in precedenza, quest’ultimo crea un legame speciale tra le molecole, consentendo allo stato dell’una di influenzare immediatamente lo stato dell’altra, anche se sono separate da grandi distanze. Qui, utilizzando un laser, i ricercatori sono riusciti a creare questo stato di entanglement tra gli ioni intrappolati. Ciò significa che le particelle intrappolate condividevano una connessione quantistica che ha contribuito a migliorare la loro efficienza di conversione energetica.

Gli scienziati hanno poi misurato l’efficienza del motore, concentrandosi su due aspetti principali: efficienza di conversione ed efficienza meccanica.

  • Efficienza di conversione Rappresenta il numero di vibrazioni (fononi) prodotte per ogni frammento di luce (fotone) utilizzato. Questa è una misura della capacità del motore quantistico di convertire l’energia laser in energia meccanica.
  • Efficienza meccanica Rappresenta la quantità di energia utilizzabile prodotta rispetto all’energia totale generata. Questa è una misura delle prestazioni pratiche del motore quantistico.

Risultati e implicazioni

Durante i loro esperimenti, i ricercatori hanno scoperto un’interessante relazione tra l’entanglement e l’efficienza motoria. Concretamente, hanno scoperto che maggiore era il livello di reticolazione ionica, più efficiente dal punto di vista meccanico era il motore. Ciò significa che gli stati altamente entangled hanno consentito una migliore conversione dell’energia laser in energia meccanica utilizzabile.

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Tuttavia, hanno anche notato che l’efficienza di conversione, cioè la capacità di produrre oscillazioni per ciascun fotone utilizzato, rimaneva relativamente costante, indipendentemente dal livello di entanglement.

Motore quantistico sperimentale sviluppato da ricercatori cinesi. Questi ultimi hanno affermato di aver verificato la possibilità di utilizzare il fenomeno dell’entanglement come una sorta di combustibile. Crediti: Bollettino

In breve, l’entanglement quantistico, sebbene ancora misterioso, servirà da carburante per migliorare l’efficienza dei motori quantistici. Questa scoperta apre nuovi orizzonti per lo sviluppo di tecnologie avanzate utilizzando i principi della meccanica quantistica. Un giorno i motori quantistici potrebbero fornire una fonte di energia più efficiente per applicazioni come i computer quantistici e altri dispositivi all’avanguardia, trasformando il nostro approccio all’energia e alla tecnologia.

Naturalmente, c’è ancora molto lavoro da fare prima che questa tecnologia sia pronta per un uso diffuso. Una sfida importante sarà quella di aumentare il numero di particelle coinvolte senza comprometterne l’entanglement. Ma con il rapido progresso tecnologico, questi ostacoli potrebbero essere superati nel prossimo futuro.

fonte : Lettere di revisione fisica