Cosa sono i “Cristalli Temporali”? Un viaggio nella fisica dei computer quantistici

di Isabella Rigillo

Le nostre certezze sulle conoscenze scientifiche vengono messe continuamente in discussione e negli ultimi anni con la fisica quantistica non sappiamo più nemmeno dove stanno davvero le particelle.

Esse sfuggono all’osservazione oggettiva: se conosci la velocità non puoi sapere la posizione o il contrario, (secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg).

A confonderci ulteriormente si sono aggiunti i “cristalli temporali”, che non sappiamo dove collocare. I cristalli che conosciamo, rappresentano lo stato solido della materia, come ad esempio i diamanti: hanno gli atomi in una condizione di stabilità e conservano le tipiche figure geometriche ripetitive nelle tre dimensioni spaziali.

I cristalli temporali hanno una configurazione che si ripete nel tempo, come accade per tutti, la differenza sta invece nel fatto che sono incapaci di stabilizzarsi e di trovare un equilibrio se non nel tempo. Ovvero, dopo un certo numero di oscillazioni, potrebbero ritrovarsi nello stesso punto. Entra in campo la quarta dimensione: il tempo.

Cristalli temporali e computer quantistici

Nascono da un’idea di un premio Nobel, Franck Wilczek, che nel 2012 creò scompiglio nel mondo accademico. In seguito, gruppi di ricercatori di Università differenti li hanno realizzati: da una catena di atomi ne hanno fatto un cristallo temporale. Come un anello che ruota di continuo e periodicamente torna nella stessa posizione. Interessante notare che si tratta di un tipo di materia mutevole, che ricava stabilità dalle interazioni casuali.

La loro periodicità è studiata per far funzionare i computer quantistici, perché la costante rotazione potrebbe rappresentare lo zero e l’uno che sono la base del funzionamento dei computer che utilizziamo, ma soprattutto ci potrebbero permettere di immagazzinare una quantità infinita di informazioni. Inoltre questo schema ripetitivo potrebbe funzionare in eterno visto il loro stato energetico così basso. Quindi super computer che funzionano con pochissima energia e con una durata impensabile per noi.

Il tempo nel mito

Lo scorrere del tempo non è universale e varia per osservatori che sono in diverso stato di moto l’uno rispetto all’altro. All’infuori del nostro Pianeta non è esatto misurarlo con i nostri mezzi.

Per ora restiamo sulla Terra e andiamo al “mito di Crono”. Il Padre degli Dei Greci dell’Olimpo, che mangiava i suoi figli a causa di una predizione, per la quale uno di loro avrebbe preso il suo posto. Quindi per salvare se stesso li eliminava. La moglie Rea ne nascose uno, Zeus, dando da mangiare a Crono una pietra al suo posto.

Giove fu cresciuto dalle ninfe protetto in una caverna e da adulto prese il posto del padre. Prima però ci fu una guerra tremenda tra Crono e Giove, cielo e terra rimbombarono dal fragore, ci fu un gran conflitto di forze della natura e alla fine vinse Giove, che fece vomitare i suoi fratelli da Crono.

Ottenuta la signoria dell’Universo Giove la divise con i suoi fratelli, assegnando ad ognuno una parte di esso. Dei delle Acque e dell’Oceano, Dei della Terra e dell’Inferno, Dei del Cielo. Crono arresta il divenire del tempo fagocitando i suoi discendenti, mentre Giove se ne riappropria e dà vita al Tempo e alla storia degli Uomini. Si passa da Crono che distrugge tutto ed è sempre uguale, a Zeus con il quale lo scorrere del tempo cambia e così gli eventi legati ad esso.

Dalle Cosmogonie ad oggi: il tempo viene intrappolato nei cristalli temporali. I quali a loro volta potranno essere usati in sensori molto precisi oltre che nei computer quantistici. L’uomo, come Zeus, comincia ad usare il tempo per rendersi autonomo e superarlo.

Articolo di Isabella Rigillo

Fonte: https://www.scienzaeconoscenza.it/blog/scienza_e_fisica_quantistica/cosa-sono-i-cristalli-temporali

Libri e varie...

L'Uomo più Strano del Mondo

Vita segreta di Paul Dirac, il genio dei quanti

di Graham Farmelo

L'UOMO PIù STRANO DEL MONDO - LIBRO
Vita segreta di Paul Dirac, il genio dei quanti
di Graham Farmelo

La biografia inedita di uno dei geni del nostro tempo!
Quando Dirac (1902-1984) vinse il Premio Nobel nel 1933, per la sua sorprendente intuizione dell'antimateria, stabilì un record: fu il più giovane teorico ad averlo mai vinto.
Ma la sua vita privata non fu meno stupefacente. Taciturno e poco incline alle emozioni, forse autistico, sembrava appassionato solo di scienza ma in realtà aveva una vasta gamma di interessi, da Beethoven a Rembrandt sino a Mickey Mouse e Cher.
In questa splendida biografia Graham Farmelo ridà vita alla vicenda umana di Dirac così come ai suoi innovativi contributi alla scienza, inclusa la scoperta della meccanica dei quanti, la teoria scientifica più rivoluzionaria del secolo scorso....

Il Velo di Einstein

Il nuovo mondo della fisica quantistica

di Anton Zeilinger

IL VELO DI EINSTEIN
Il nuovo mondo della fisica quantistica
di Anton Zeilinger

L'artefice di uno dei più sconcertanti e sconvolgenti esperimenti del secolo - il teletrasporto instantaneo di un fotone a una distanza indefiinita - ci illustra una disciplina dalle implicazioni che un tempo avremmo definito fantascientifiche.
 "Nessuno capisce davvero la meccanica quantistica", diceva sempre con una punta di ironia il grande fisico Richard Feynman. In effetti la meccanica quantistica è scritta in una complessa lingua matematica, ed è piena di apparenti paradossi e di affermazioni che sembrano cozzare contro il senso comune. Ha però un merito indiscusso: si accorda in modo perfetto, come mai era successo ad altre teorie nella storia della fisica, con i dati sperimentali: in un certo senso, è piú vera della nostra intuizione. Ma che posto hanno le stranezze dei quanti nella vita quotidiana? Tra non molto potrebbero entrarci di prepotenza, sostiene Zeilinger, che con il suo gruppo è riuscito a teletrasportare alcune particelle a distanze anche considerevoli (da una sponda all'altra del Danubio, nella sua ultima impresa), sfruttando appunto le proprietà quantistiche della luce e della materia. E se non è ancora il teletrasporto di Star Trek e di molta altra fantascienza, il principio è proprio quello. C'è poi il promettente filone di ricerca della computazione quantistica, che forse rivoluzionerà la costruzione dei calcolatori, e anche il modo stesso con cui intendiamo il concetto di "calcolo".
 Per spiegarci come la meccanica quantistica sia un aspetto ineludibile della nostra vita, Zeilinger parte sempre da casi concreti, dalla pratica quotidiana della fisica, dai risultati degli esperimenti che si svolgono da decenni nei laboratori di mezzo mondo, dalle difficoltà dei ricercatori di venire a capo di dati apparentemente incomprensibili. In questo modo i quanti prendono vita sotto i nostri occhi, non rimangono confinati nelle formule. E di formule, Zeilinger, non ne usa infatti neppure una. Cosí, tutti i piú strani e imprevedibili fenomeni trovano una spiegazione elegante, che ci fa riflettere sulla vera natura di ciò che osserviamo e sul modo in cui il mondo ci trasmette informazioni.
 "Negli ultimi tempi la fisica quantistica fa molto parlare di sé a causa di alcune scoperte rivoluzionarie. Si usano espressioni a effetto come teletrasporto quantistico, computer quantistico o anche filosofia quantistica; si rispolverano formule a volte studiate a scuola, come per esempio il principio di indeterminazione di Heisenberg; si cita a ogni piè sospinto il concetto di salto quantistico, tirato in ballo spesso e volentieri da politici e guru dell'economia.
 Ma qual è il vero significato di queste espressioni? Che cosa si nasconde dietro il termine "quanti"? Quando e perché dobbiamo occuparcene? Se si cerca di andare un po' piú in profondità è facile scoraggiarsi. Ci si sente dire che in fondo è inutile, che bisogna studiare fisica per anni e rompersi la testa con la matematica piú complicata per capirci qualcosa, che una persona normale non ha alcuna possibilità di farcela.
 E se non fosse vero? Di sicuro, l'argomento ha degli aspetti assai interessanti. Sappiamo per esempio che persone serie e fisici famosi, tra cui Albert Einstein, si sono chiesti se la Luna esistesse anche quando nessuno la guardava. La domanda potrebbe sembrarci folle: non è forse indifferente, per la Luna, il nostro sguardo? Eppure, secondo quegli stessi fisici, esistono oggetti le cui proprietà e la cui esistenza dipendono dal fatto che li osserviamo o no, e da come li osserviamo. Certo si tratta di oggetti molto, molto piccoli, ma è pur sempre un fatto sorprendente".
  
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I Principi della Meccanica Quantistica

Programma di matematica fisica elettronica

di Paul Adrien Maurice Dirac

I PRINCIPI DELLA MECCANICA QUANTISTICA
Programma di matematica fisica elettronica
di Paul Adrien Maurice Dirac

Il libro di Dirac sulla meccanica quantistica, pubblicato per la prima volta nel 1930 e aggiornato dall'autore nelle successive edizioni, continua a essere il trattato classico e definitivo sull'argomento.
 Esso è diretto a coloro che vogliono comprendere il fondamento logico dei metodi della nuova meccanica o, per dir meglio, a coloro che vogliono apprendere il linguaggio adatto alla formulazione di ogni problema quantistico, e presuppone dunque una conoscenza preliminare dei fenomeni essenziali della meccanica atomica.
 Questo carattere altamente formativo del libro di Dirac è testimoniato dall'influenza che esso ha avuto sulla letteratura della fisica moderna. Non è esagerato dire, anzi, che il linguaggio della meccanica quantistica ha ricevuto in quest'opera il suo primo sistematico e, in un certo senso, definitivo sviluppo. La stessa veste esteriore di questo linguaggio, le famose notazioni di Dirac, che tanto hanno stentato a essere accettate dalla maggioranza dei fisici, rappresentano probabilmente la più completa e organica formulazione dei concetti fisici della teoria....

La Fisica della Vita

La nuova scienza della biologia quantistica

di Jim Al-Khalili, Johnjoe MacFadden

LA FISICA DELLA VITA - LIBRO
La nuova scienza della biologia quantistica
di Jim Al-Khalili, Johnjoe MacFadden

Un appassionante viaggio attraverso la vita, spiegato dal punto di vista della nuova scienza la "Biologia quantistica"

Nessuno finora è riuscito a creare la vita.
A tutt'oggi, pur con tutte le dichiarazioni roboanti della "biologia sintetica", l'unico modo per "costruire" la vita è sempre e solo la vita.
È evidente che ci sfugge ancora un ingrediente, qualcosa che spieghi la complessità del fenomeno vitale.
Tuttavia, sulla base di recentissimi esperimenti, rigorosi e ripetibili, stiamo forse cominciando a capire cosa succede laggiù, nel profondo delle cellule viventi, e ci stiamo finalmente avviando a capire fenomeni che per secoli erano parsi inspiegabili, proprio attingendo al bizzarro e contro-intuitivo mondo dei quanti.
L'incredibile forza della fotosintesi, ad esempio, sembra dovere la sua inarrivabile efficienza al fatto che a un certo punto del processo le particelle subatomiche coinvolte si trovano contemporaneamente in due punti distinti grazie ai fenomeni quantistici.
Anche il funzionamento degli enzimi, la base stessa del nostro essere in vita, deve la sua perfezione quasi miracolosa al fatto che nel corso della reazione chimica alcune particelle sembrano "svanire" da un punto per "materializzarsi" istantaneamente da un'altra parte.
E che dire del passero europeo, che ogni anno migra dal Nordeuropa al Nordafrica? Come trova la strada?
Di nuovo la fisica quantistica fa capolino: basta un singolo fotone che colpisca una cellula specializzata della retina di questo uccellino ed ecco che il passero si trova a disposizione un'incredibile "bussola quantistica" per orientarsi nel mondo.
Fino a poco tempo fa lo strano mondo dei quanti e la complessità sfuggente della vita sembravano due domini distanti, senza alcun punto di contatto.
Ma la "biologia quantistica" – questa nuovissima scienza – inizia a intrecciare le cose, svelando antichi misteri, che questo libro spiega per la prima volta in maniera accessibile.
Sapevamo già che i quanti sono alla base della realtà fisica. La dualità onda-particella, l'entanglement e il tunnelling non sono idee astratte: sono descrizioni accurate della realtà. Quello che non sapevamo – e che Al-Khalili e McFadden ci raccontano qui in maniera esemplare – è che la vita si trova proprio sul confine tra mondo classico e mondo quantistico: una nave che solca le acque spumeggianti dei quanti, traendo proprio da queste le sue caratteristiche più elusive e affascinanti....

Einstein l'aveva Capito

Il mistero delle onde gravitazionali

di Sergio Rossi (Fisico)

EINSTEIN L'AVEVA CAPITO - LIBRO
Il mistero delle onde gravitazionali
di Sergio Rossi (Fisico)

Dopo trent’anni di attesa un esperimento rileva il suono delle onde gravitazionali generate a qualche miliardo di anni luce da qui. Ma come ci siamo arrivati? Da qui parte la nostra storia. 
 Nel settembre del 2015, durante un esperimento molto particolare, vengono rilevate onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due buchi neri. Addirittura di queste onde si riesce a sentire il suono!
 Esattamente cento anni prima, Albert Einstein aveva descritto le onde gravitazionali, che costituiscono il capisaldo della Teoria della relatività generale, senza però poterle rilevare.
 Questo libro racconta un’avventura straordinaria: quella di un genio che era riuscito a capire cose verificate solo cento anni dopo e quella dei fisici che dopo di lui hanno continuato a cercare nella sua direzione....

Il Campo Quantico - The Field

Connetti la mente quantica alla forza dell'universo

di Lynne McTaggart

IL CAMPO QUANTICO - THE FIELD - LIBRO
Connetti la mente quantica alla forza dell'universo
di Lynne McTaggart

La scienza ha iniziato a dimostrare ciò che l'antica mitologia e la religione hanno sempre sostenuto: la cosiddetta "energia vitale" esiste.
In questo libro, la giornalista e ricercatrice Lynne McTaggart rivela un modello umano assolutamente innovativo in cui la mente e il corpo sono un concentrato di potere pulsante connesso al loro ambiente, in costante interazione con questo mare di energia. Nel nuovo modello, la coscienza ha un ruolo chiave nella creazione del mondo.
Il Campo Quantico è una lettura piacevole e interessante; offre la sorprendente visione coerente di un universo interconnesso, arrivando anche a spiegare in modo rigoroso alcuni fenomeni sovrannaturali. come la guarigione a distanza, attingendo a documentazioni e risorse di grandi scienziati e menti geniali del nostro tempo.
Un libro di grande ispirazione, che infonde speranza nel presente e nel futuro.
Perché acquistare questo libro?
L’energia del Punto Zero esiste. Scopri qual è il suo potere
Nuove scoperte scientifiche dimostrano che esiste una forza centrale, nell’universo, che organizza e ordina tutta l’Esistenza, compresa quella terrena di noi esseri umani.
L’uomo è un punto di energia in un campo infinitamente più vasto, con cui è in connessione totale e che è il motore centrale del nostro essere e della nostra consapevolezza. Si tratta di una scoperta in grado di mettere in discussione gli studi scientifici di Newton, Darwin e Cartesio, che avevano teorizzato un uomo meccanico inserito in un universo altrettanto meccanico di cui semplicemente subirebbe le leggi.
Il Campo Quantico è la vera base del nostro universo, un mare di energia pulsante in cui ogni elemento (quindi anche l’uomo) è connesso con qualsiasi altro attraverso una fitta rete invisibile. Il Campo Quantico condiziona la nostra salute, il nostro benessere e quindi la nostra felicità. Conoscere il suo potere ci permette di attingervi e usarlo per manifestare la vita che vogliamo.
"Uno dei libri più potenti e illuminanti che io abbia mai letto. Un lavoro magistrale che spiega e dimostra, prove alla mano, le grandi lezioni dei maestri spirituali.”
Dr. Wayne Dyer...
METAFISICA QUANTISTICA
I nuovi misteri dello spazio e del tempo
di Sven Ortoli, Jean-Pierre Pharabod

I due autori di questo libro hanno il merito di spiegare concetti niente affatto semplici anche al pubblico dei non addetti ai lavori, con uno stile espositivo chiaro, rigoroso e divertente, svelandoci un mondo quello dei quanti senza il quale non avremmo Internet, computer e cellulari, un mondo al di fuori dello spazio-tempo, in cui le particelle saranno probabilmente in grado di teletrasportarsi indietro nel tempo.
Un mondo di nuove frontiere teoriche e sperimentali che trascineranno il lettore in un fantastico ma inesorabile mondo metafisico.
Nel 1984, Sven Ortoli e Jean-Pierre Pharabod pubblicavano Il cantico dei quanti, salutato all'epoca come uno dei libri più riusciti sul difficile tema della meccanica quantistica.
Fu tradotto in sei lingue, e solo in Francia vendette oltre 200mila copie. Ma dopo un quarto di secolo, il paesaggio scientifico è cambiato radicalmente: la manipolazione e l'osservazione dei singoli elementi quantistici (elettrone, fotone, ione, atomo o molecola), sono oggi operazioni facili e quasi banali.
Idee improbabili sono oggi dimostrabili, così come è possibile fare esperimenti un tempo irrealizzabili. I risultati hanno confermato e amplificato gli aspetti più confusi della teoria dei quanti, aprendo la porta a rivoluzionarie applicazioni tecnologiche, come i computer quantistici....

Metafisica Quantistica

I nuovi misteri dello spazio e del tempo

di Sven Ortoli, Jean-Pierre Pharabod

I due autori di questo libro hanno il merito di spiegare concetti niente affatto semplici anche al pubblico dei non addetti ai lavori, con uno stile espositivo chiaro, rigoroso e divertente, svelandoci un mondo quello dei quanti senza il quale non avremmo Internet, computer e cellulari, un mondo al di fuori dello spazio-tempo, in cui le particelle saranno probabilmente in grado di teletrasportarsi indietro nel tempo.

Un mondo di nuove frontiere teoriche e sperimentali che trascineranno il lettore in un fantastico ma inesorabile mondo metafisico.

Nel 1984, Sven Ortoli e Jean-Pierre Pharabod pubblicavano Il cantico dei quanti, salutato all'epoca come uno dei libri più riusciti sul difficile tema della meccanica quantistica.

Fu tradotto in sei lingue, e solo in Francia vendette oltre 200mila copie. Ma dopo un quarto di secolo, il paesaggio scientifico è cambiato radicalmente: la manipolazione e l'osservazione dei singoli elementi quantistici (elettrone, fotone, ione, atomo o molecola), sono oggi operazioni facili e quasi banali.

Idee improbabili sono oggi dimostrabili, così come è possibile fare esperimenti un tempo irrealizzabili. I risultati hanno confermato e amplificato gli aspetti più confusi della teoria dei quanti, aprendo la porta a rivoluzionarie applicazioni tecnologiche, come i computer quantistici.

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Un commento

  1. Interessantissimo il Vostro articolo

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