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Mostrato un fenomeno quantistico utilizzando un film di plastica

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Per la prima volta, ricercatori IBM hanno dimostrato un complesso fenomeno quantomeccanico, noto come condensazione di Bose-Einstein (BEC), utilizzando un polimero luminescente (plastica) simile ai materiali contenuti nei display a emissione luminosa presenti in molti degli attuali smartphone.

Questa scoperta ha potenziali applicazioni nello sviluppo di nuovi dispositivi optoelettronici, tra cui laser ad alta efficienza energetica e switch ottici ultraveloci, componenti critici per costruire i futuri sistemi di calcolo destinati a elaborare enormi carichi di lavoro legati ai Big data. L’uso di un materiale polimerico e l’osservazione del BEC a temperatura ambiente forniscono vantaggi sostanziali in termini di applicabilità e costo.

I ricercatori si sono concentrati su un ambizioso programma per sviluppare sistemi di calcolo focalizzati sui dati in grado di elaborare enormi carichi di lavoro ad una velocità di cinquanta volte superiore a quella attuale. La disponibilità di interconnessioni ottiche ad alta velocità in grado di scambiare enormi volumi di dati, petabyte o exabyte, supporterà nella realizzazione di sistemi ad alte prestazioni, ideali per la gestione di reti energetiche, le bioscienze, la modellazione finanziaria e le previsioni meteorologiche e climatiche.

Il complesso fenomeno dimostrato dai ricercatori a temperatura ambiente prende il nome dai celebri scienziati Satyendranath Bose e Albert Einstein, i primi a predirlo verso la metà degli anni ’20, ed era stato dimostrato sperimentalmente solo molto più avanti, nel 1995.

Un condensato di Bose-Einstein è un particolare stato della materia che si verifica quando un gas diluito di particelle (bosoni) viene raffreddato a temperature vicine allo zero assoluto (corrispondente a -273 gradi Celsius o -459 gradi Fahrenheit). A questa temperatura, si verificano interessanti fenomeni quantistici su scala macroscopica, nei quali tutti i bosoni si allineano come ballerini.

Nel 1995 ciò fu dimostrato per la prima volta a queste temperature estreme ma ora in una pubblicazione apparsa su Nature Materials, i ricercatori hanno raggiunto lo stesso stato a temperatura ambiente utilizzando un sottile film di polimero non cristallino, sviluppato da chimici dell’Università di Wuppertal in Germania.

Il passo successivo per i ricercatori è studiare e controllare l proprietà del condensato di Bose-Einstein e valutarne le possibili applicazioni, incluse le simulazioni quantistiche analogiche. Tali simulazioni potrebbero essere utilizzate per modellare fenomeni scientifici molto complessi come la superconduttività, obiettivo difficile da realizzare con gli approcci computazionali di oggi.

La ricerca è stata finanziata nell’ambito del progetto FP7 dell’Unione europea, denominato ICARUS e che ha l’obiettivo di creare e caratterizzare nuovi sistemi di semiconduttori ibridi e per utilizzarli in dispositivi fotonici e optoelettronici. Questa ricerca è stata condotta presso il Binnig and Rohrer Nanotechnology Center del centro di Rircerca di Zurigo.

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