Cos’è la “polvere magica” più potente di ogni supercomputer esistente?

Un pool di ricercatori russi e britannici ha dimostrato con successo che luce e materia possono essere combinati e usati per risolvere problemi complessi, e in futuro, quella che definiscono scherzosamente la “polvere magica” potrà superare le funzionalità degli attuali supercomputer. 

Gli scienziati dello Skoltech, lo Skolkovo Institute of Science and Technology, che ha sede nella regione di Mosca, insieme a quelli delle università britanniche di Cambridge, Southampton e Cardiff, hanno utilizzato le particelle quantiche note come polaritoni, che sono metà luce e metà materia, come indicatore della soluzione più semplice a problemi complessi. Un nuovo tipo di computer potrebbe risolvere problemi attualmente irrisolvibili nei campi della biologia, della finanza o dei viaggi spaziali. I risultati sono riportati sulla rivista Nature Materials.  

“Il nostro progresso tecnologico, dal mappare il ripiegamento delle proteine allo studio del comportamento dei mercati finanziari, fino alla creazione di nuovi materiali per le missioni completamente automatizzate nello spazio profondo, dipende dal minimo assoluto di passi necessari per risolvere il problema”, afferma la ricerca. I problemi della vita reale hanno molti parametri sconosciuti e molti vincoli. La professoressa Natalia Berloff, che lavora a Skoltech e a Cambridge ed è l’autore principale della ricerca, spiega che i supercomputer moderni possono occuparsi solo di un piccolo sottoinsieme di tali problemi. Solo la “polvere magica” brilla al livello più profondo, diventando un segno facilmente individuabile della soluzione. 

“Alcuni anni fa la nostra proposta puramente teorica è stata respinta da tre riviste scientifiche”, ha dichiarato la Berloff. “Uno dei revisori ha detto: Chi può essere così folle da provare a realizzare questa roba?!”. Così abbiamo dovuto fare da soli, e adesso abbiamo dimostrato la nostra proposta con dati sperimentali”. 

I loro polaritoni, la “polvere magica”, vengono creati dirigendo un fascio di luce laser su strati sovrapposti di atomi selezionati di gallio, arsenico, indio e alluminio. Gli elettroni in questi strati assorbono ed emettono luce di un colore specifico. 

I polaritoni sono 10.000 volte più leggeri degli elettroni e possono raggiungere densità sufficienti per formare un nuovo stato di materia conosciuto come “condensato Bose-Einstein” e creare un singolo oggetto quantico macroscopico che può essere rilevato attraverso le misurazioni di fotoluminescenza. 

Gli autori hanno dimostrato che i polaritoni si organizzano in una configurazione corrispondente al minimo assoluto della funzione obiettivo. 

“Stiamo attualmente ingrandendo il nostro dispositivo a centinaia di nodi, provando la sua potenza di calcolo fondamentale”, ha detto il professor Pavlos Lagoudakis, responsabile del laboratorio ibrido di fotonica presso Skoltech e l’Università di Southampton, dove sono stati eseguiti gli esperimenti. “L’obiettivo finale è un simulatore quantico a microchip che funzioni nelle normali condizioni ambientali”.

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