Computer quantistico più facile con un nuovo tipo di magnetismo

Fino ad oggi erano conosciute solo due forme di magnetismo: il ferromagnetismo e l’antiferromagnetismo. I ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology) hanno però scoperto l’esistenza di una terza forma che potrebbe favorire la realizzazione dei computer quantistici del futuro.

Il team di esperti ha creato un particolare cristallo (reticolo bidimensionale di tricloruro di rutenio) che sottoposto ad un raffreddamento estremo ha evidenziato un comportamento sorprendente, mai visto in natura, con le particelle che costituiscono il materiale mai allineate fra di loro.
Questo comportamento, battezzato quantum spin liquid (QSL), è stato ipotizzato già 40 anni fa ma solamente oggi si sono avute le prove dell’esistenza dello stato quantistico sinora sconosciuto.

Nella loro ricerca, pubblicata anche sulla rivista Nature, gli scienziati spiegano che in questo caso gli elettroni si frazionalizzano in quelli che nella fisica particellare sono chiamati fermioni di Majoana.

In un normale materiale magnetico, poi, gli elettroni si orientano allineandosi nella stessa direzione. Sia nei ferromagnetici che negli antiferromagnetici, l’orientamento dei dipoli risulta ordinato in presenza di un campo magnetico.
Nel caso del materiale nello stato quantum spin liquid, esso può essere raffreddato fino all’estremo – anche sino allo zero assoluto – ma i dipoli continueranno a non allinearsi formando una sorta di “zuppa caotica”.

I nuovi materiali e lo stato magnetico appena scoperto aiuteranno enormemente nello sviluppo dei computer quantistici.

Un computer quantistico utilizza fenomeni tipici della meccanica quantistica come la sovrapposizione degli effetti e l’entanglement.
Esso utilizza i cosiddetti qubit anziché i convenzionali bit (valori 0 o 1) che sono appunto codificati dallo stato quantistico di una particella o di un atomo: ciò significa che le informazioni possono essere espresse in maniera diversa rispetto a prima, con più “stati” quantistici che possono addirittura sovrapporsi.

Ecco perché si parla dell’impiego della sovrapposizione degli effetti e dell’entanglement: la nuova forma appena scoperta consente di raggiungere proprio questo obiettivo. Grazie ai vari “stati” quantistici con cui può essere codificata l’informazione, usando il principio di sovrapposizione degli effetti, ogni problema diventa agilmente scomponibile in sottoproblemi più semplici dei quali si sommano gli effetti. Usando l’entanglement, poi, l’esame di un sottoproblema implica la determinazione istantanea delle soluzioni agli altri problemi.