Gli esperimenti quantistici devono sempre affrontare lo stesso problema, indipendentemente dal fatto che coinvolgano quantum computer o nuovi tipi di sensori quantistici. Essi, infatti, sono estremamente sensibili ai disturbi esterni, per esempio alle fluttuazioni causate semplicemente dalla temperatura circostante. È quindi importante riuscire a raffreddare gli esperimenti quantistici nel modo più efficace possibile.
Alla Università Tecnica di Vienna (TU Wien) i ricercatori hanno dimostrato che questo tipo di raffreddamento può essere ottenuto in un modo nuovo mediante un condensato di Bose-Einstein.
Si tratta di un particolare stato della materia in cui i bosoni sono raffreddati a una frazione di grado superiore allo zero assoluto, iniziando a comportarsi come un unicum anziché come particelle separate e mantenendo anche a livello macroscopico tutte le proprietà quantistiche che esibiscono a livello microscopico
Il condensato di Bose-Einstein, messo a punto dal team della TU Wien, viene diviso in due parti, con una dinamica temporale specifica che garantisce che le fluttuazioni casuali siano evitate.
In questo modo è possibile ridurre notevolmente la temperatura, fornendo così un grande vantaggio per lavorare con i simulatori quantistici, che vengono utilizzati alla TU Wien per ottenere informazioni sugli effetti quantistici che non potevano essere studiati utilizzando metodi precedenti.
Il fattore freddo, infatti, è decisivo. «Quanto meglio raffreddiamo gli interessanti gradi di libertà del condensato, tanto meglio possiamo lavorarci e tanto più possiamo imparare da esso», ha spiegato Maximilian Prüfer, ricercatore presso l’Atomic Institute della TU Wien.
Lui e il gruppo di ricerca dell’ateneo viennese sono riusciti a dimostrare che né una scissione estremamente brusca né estremamente lenta del condensato di Bose-Einstein è ottimale. È necessario trovare un compromesso, un modo intelligente per dividere dinamicamente la condensa, al fine di controllare al meglio le fluttuazioni quantistiche.
Tramite specifici esperimenti, il gruppo di ricerca è stato in grado di dimostrare che la dinamica di scissione appropriata può essere utilizzata per sopprimere la fluttuazione del numero di particelle, e questo a sua volta si traduce in una riduzione della temperatura che si vuole minimizzare.
