Quantistica

Il moto dei vortici quantizzati è responsabile di molti fenomeni intriganti in diversi sistemi di fluidi quantistici. Avere un modello teorico per prevedere in modo affidabile il moto del vortice promette quindi un ampio significato. Ma una grande sfida nello sviluppo di un tale modello è valutare la forza dissipativa causata dalle quasiparticelle termiche nei fluidi quantistici che si diffondono dai nuclei del vortice. Sono stati proposti vari modelli, ma non è chiaro quale modello descriva la realtà a causa della mancanza di dati sperimentali comparativi.

I computer quantistici promettono di risolvere compiti impegnativi nella scienza dei materiali e nella crittografia (1) che in futuro rimarranno fuori dalla portata anche dei più potenti supercomputer convenzionali. Tuttavia, ciò richiederà probabilmente milioni di qubit di alta qualità a causa della necessaria correzione degli errori.

Questo è fondamentale per progettare e costruire computer quantistici in grado di funzionare nel nostro mondo imperfetto. Le capacità dei canali quantistici rumorosi catturano i tassi massimi di trasmissione delle informazioni attraverso le linee di comunicazione quantistica e la capacità quantistica gioca un ruolo chiave nel determinare il sovraccarico delle piattaforme di calcolo quantistico tolleranti ai guasti.

Un fotone polarizzato linearmente può essere quantizzato dal campo elettromagnetico potenziato da Lorentz di un nucleo che viaggia a velocità ultrarelativistica. Quando due nuclei pesanti relativistici si incrociano a una distanza di pochi raggi nucleari, il fotone di un nucleo può interagire attraverso una coppia quark-antiquark virtuale con i gluoni dell'altro nucleo, formando un mesone vettoriale di breve durata.

Le reti quantistiche si basano su sistemi connessi l’uno all’altro per il trasferimento di informazioni, sfruttando proprietà quanto-meccaniche come l’entanglement e la sovrapposizione di stati. La capacità di modificare la luce a livello di singolo fotone in un dispositivo integrato è un requisito fondamentale per sviluppare la nuova generazione di reti quantistiche.

Ricerche recenti dimostrano che in determinate condizioni, i computer con ricottura quantistica possono eseguire algoritmi, incluso il noto algoritmo di Shor, più rapidamente dei computer classici. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, la ricottura quantistica non fornisce un'accelerazione rispetto al calcolo classico quando il tempo è limitato, secondo uno studio su Nature Communications.

All'interno di ogni cellulare si trova un minuscolo cuore meccanico, che batte diversi miliardi di volte al secondo. Questi risonatori (o risuonatori) micromeccanici svolgono un ruolo essenziale nella comunicazione cellulare. Colpiti dalla cacofonia delle frequenze radio nelle onde radio, questi risuonatori selezionano le frequenze giuste per trasmettere e ricevere segnali tra dispositivi mobili. Con la crescente importanza di questi risonatori, gli scienziati hanno bisogno di un modo affidabile ed efficiente per assicurarsi che i dispositivi funzionino correttamente. Ciò si ottiene studiando attentamente le onde acustiche generate dai risonatori.

Il tasso in cui la materia emette o assorbe la luce può essere modificata dal suo ambiente, come notevolmente esemplificato dal fenomeno ampiamente studiato della superradianza. Il processo inverso, il sovrapposorbimento, è più difficile da dimostrare a causa delle sfide dei processi ultrafosti di sondaggio ed è stato visto solo per un piccolo numero di atomi. La sua idee centrale-ridimensionamento super estensivo di assorbimento, il che significa che i sistemi più grandi assorbono più velocemente, è anche l'idea chiave alla base di batterie quantistiche.

A differenza del miscuglio delle frequenze prodotto dalla luce che ci circonda nella vita quotidiana, ogni frequenza della luce in una fonte di luminosità specializzata nota come un pettine di frequenza (frequency comb) “soliton” oscilla all'unisono, generando impulsi solitari con tempi coerenti. Ogni “tooth” del pettine (comb) è un colore diverso di luce, distanziato così precisamente che questo sistema è usato per misurare ogni sorta di fenomeni e caratteristiche. Versioni miniaturizzate di questi pettini chiamati microcombs. Ciò, attualmente in fase di sviluppo, ha il potenziale per migliorare innumerevoli tecnologie, compresi i sistemi GPS, le telecomunicazioni, i veicoli autonomi, il monitoraggio del gas serra e il cronometro ultra-preciso.

Nel 1973, il fisico Philip W. Anderson (1) ha teorizzato l'esistenza di un nuovo stato di materia che è stato un importante focus del settore, specialmente nella gara per computer quantistici. Questo bizzarro stato di materia è chiamato liquido di rotazione quantistico (Quantum Spin) e, contrariamente al nome, non ha nulla a che fare con i liquidi di tutti i giorni come l'acqua. Invece, si tratta di magneti che non si congelano mai e il modo in cui gli elettroni in loro girano.