Un laser che spia la vita privata dell'elettrone

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Sfruttare l'entanglement di singoli elettroni per memorizzare informazioni nei futuri computer quantistici: è questa la strada aperta da una ricerca condotta da un team internazionale di scienziati del Politecnico federale di Zurigo in Svizzera, della Ludwig-Maximilians-Universität di Monaco, della Princeton University e della Yale University.

"Quello che abbiamo fatto è illuminare la vita privata di un singolo elettrone", ha detto Hakan Türeci, responsabile del progetto, i cui risultati sono illustrati in un articolo pubblicato su Nature. "C'è voluto quasi un secolo per poter isolare, controllare e sondare un singolo elettrone in questo modo, un'impresa straordinaria resa possibile dalla teoria quantistica, dalle tecnologie criogeniche e dalle nanotecnologie."

La ricerca è partita dallo studio del cosiddetto effetto Kondo. Nel 1930, i fisici erano rimasti sorpresi di scoprire che a temperature molto basse la resistenza all'elettricità che fluisce attraverso alcuni metalli invece di diminuire, aumenta. Il fenomeno è stato spiegato 30 anni dopo dal giapponese Jun Kondo, come risultato dalla presenza di impurità magnetiche di cobalto o altri metalli.

Successivamente si è chiarito che l'effetto Kondo coinvolge lo sviluppo di un rapporto di entanglement con altri elettroni, ossia di una condizione in cui lo stato quantico di un elettrone è legato a quello di altri elettroni, anche se le particelle sono poi separate da distanze considerevoli. Nel caso dell'effetto Kondo, un elettrone si trova "invischiato" in modo complesso con una nuvola di elettroni circostanti.

Precedenti osservazioni avevano permesso di effettuare misurazioni relative all'effetto Kondo, ma non fornivano informazioni su come gli elettroni sviluppassero un tale rapporto con l'ambiente circostante.

Türeci e colleghi hanno ipotizzato che a seconda dello stato di un elettrone, esso dovrebbe assorbire in modo variabile una luce laser, e la luce riflessa dovrebbe portare la "firma" del suo stato di entanglement quantistico, che a sua volta apre una finestra sul rapporto tra l'elettrone intrappolato e il suo ambiente.

Attraverso un sofisticato esperimentro che ha richiestro anche la messa a punto di particolari apparecchiature, i ricercatori hanno potuto appurare che la "firma" della luce rilevata corrispondeva alle previsioni teoriche.

http://lescienze.espresso.repubblica...ttrone/1348501