Scoperto un nuovo effetto quantistico che apre la strada all’atomtronica del futuro: una scoperta tutta italiana. Un team del nostro Paese ha osservato un fenomeno mai visto prima: gli atomi si comportano come una corrente elettrica. Il tutto avviene vicino allo zero assoluto e potrebbe cambiare le tecnologie quantistiche di domani. L’atomtronica è l’elettronica fatta con atomi invece che con elettroni. Correnti di atomi neutri scorrono in circuiti creati con la luce, aprendo nuove strade alle tecnologie quantistiche.
Una scoperta quantistica tutta italiana
Un team del LENS e del Cnr-Ino di Sesto Fiorentino ha osservato un nuovo fenomeno quantistico. Lo studio riguarda le giunzioni Josephson atomiche, sistemi basati su atomi ultrafreddi.
Il lavoro nasce da una collaborazione ampia e coinvolge l’Università di Firenze e l’UNAM del Messico. Il supporto teorico arriva dall’Università di Catania e dal Technology Innovation Institute di Abu Dhabi.
Atomi ultrafreddi e barriere di luce
I ricercatori hanno creato una giunzione con atomi quasi allo zero assoluto. Una sottilissima barriera di luce li separa, a prima vista sembra invalicabile.
Gli atomi però la attraversano insieme e non perdono energia. Ciò, grazie al tunneling quantistico. Un fenomeno per cui una particella riesce ad attraversare una barriera che, secondo la fisica classica, sarebbe invalicabile. In pratica, le particelle non si comportano come oggetti solidi: possono “passare attraverso” un ostacolo anche senza l’energia necessaria per superarlo. È uno degli effetti più sorprendenti della meccanica quantistica ed è alla base di tecnologie come i semiconduttori, le giunzioni Josephson e i futuri dispositivi quantistici.
È come se la barriera fosse trasparente.
Corrente alternata e “gradini” quantistici
Per la prima volta il team ha iniettato una corrente alternata nella giunzione. Gli atomi hanno reagito in modo sorprendente, formando una differenza di potenziale a gradini. Ogni gradino dipende dalla frequenza della corrente. E questi effetti si chiamano Shapiro steps.
Il segreto della sincronizzazione
L’esperimento ha chiarito come nascono questi gradini. Gli atomi si sincronizzano tra loro., il controllo preciso del sistema ha fatto la differenza. La ricerca mostra cosa accade davvero su scala microscopica.
Perché le giunzioni Josephson sono così importanti
Le giunzioni Josephson sono già centrali nella tecnologia quantistica. Servono nei sensori e nei computer del futuro. Il Premio Nobel per la Fisica 2025 le ha valorizzate.
Le versioni atomiche offrono un grande vantaggio, perché consumano pochissima energia. E permettono un controllo mai visto prima.
Atomtronica: l’elettronica fatta di atomi
Questa ricerca segna un passo avanti nell’atomtronica. Qui la corrente non è fatta di elettroni, ma di atomi neutri. I circuiti nascono grazie alla luce laser. Il principio ricorda quello dell’elettronica classica.
Tecnologie quantistiche del futuro
L’atomtronica promette dispositivi molto sensibili, potrebbe rivoluzionare misure e sensori quantistici. Una nuova frontiera della fisica applicata, questa scoperta ne è una prova concreta.
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