O Nouă Frontieră în Fizica Cuantică: Controlul Mișcării Electronilor cu Impulsuri Laser Ultrarapide

Cercetătorii de la Institutul Max Planck de Fizică Nucleară din Heidelberg au realizat un progres revoluționar în domeniul fizicii cuantice, reușind să controleze cu precizie direcția mișcării electronilor într-o moleculă de hidrogen prin utilizarea impulsurilor laser ultrarapide. Această realizare, care se desfășoară la scara attosecundelor (1 attosecundă fiind a miliarda parte dintr-o miliardime de secundă), deschide noi perspective în calculul cuantic și tehnologiile informaționale.

Fizica cuantică se ocupă cu fenomenele la nivelul particulelor subatomice, unde regulile fizicii clasice nu se mai aplică. La aceste dimensiuni, particulele pot adopta comportamente ciudate și paradoxale. Importanța acestui domeniu se regăsește în fundamentarea multor tehnologii moderne, inclusiv lasere și tranzistori, care stau la baza calculatoarelor contemporane.

Cu toate acestea, aplicațiile viitoare în calculul cuantic promit avansuri și mai spectaculoase. Calculatoarele cuantice folosesc „qubiți”, unități de informație care pot exista în mai multe stări simultan, permițând astfel rezolvarea rapidă a unor probleme complexe.

Un concept esențial în experimentul realizat este „entanglementul cuantic”, fenomen prin care două particule rămân corelate indiferent de distanța dintre ele. Aceasta înseamnă că acțiunile asupra uneia influențează imediat cealaltă. În cadrul studiului publicat în *Scientific Reports*, cercetătorii au reușit să manipuleze entanglementul, controlând traiectoria electronilor dintr-o moleculă de hidrogen.

Prin utilizarea flashurilor laser ultrarapide, aceștia au influențat emisia unui electron, menținând legătura cu celălalt electron din moleculă. Controlul asimetriei de emisie a fost realizat prin ajustarea precisă a întârzierii între impulsurile laser, un pas semnificativ în manipularea stărilor cuantice pe o scară temporară mult mai rapidă decât era posibil anterior.

Trecerea de la scara nanosecundelor sau femtosecundelor la attosecunde reprezintă o accelerație impresionantă, cu peste 100.000 de ori mai rapidă, ceea ce poate revoluționa modul în care gestionăm calculele cuantice. Un aspect crucial în dezvoltarea tehnologiilor cuantice este problema decoerenței, care duce la pierderea informației din cauza interferențelor externe. Cu cât calculele sunt efectuate mai rapid, cu atât qubiții sunt mai puțin expuși la aceste perturbări, sporind stabilitatea și fiabilitatea procesului.

Această descoperire nu doar că extinde frontierele cunoașterii în fizica cuantică, dar promite și să transforme radical modul în care percepem și utilizăm tehnologia în viitor. Cu fiecare progres în acest domeniu, ne apropiem tot mai mult de realizarea unei revoluții în calculul cuantic, cu aplicații potențiale în criptografie, simulări moleculare și soluționarea problemelor complexe de optimizare.