Nel laboratorio di Stanford un minuscolo risonatore meccanico ha improvvisamente smesso di vibrare non in modo graduale, ma di scatto — proprio come aveva previsto la meccanica quantistica. Gli scienziati hanno registrato per la prima volta questo momento in tempo reale: il quanto di suono, o fonone, è passato da uno stato energetico a un altro in frazioni di millisecondo.
I fononi sono porzioni discrete di vibrazione, analoghe ai fotoni della luce. Nel mondo ordinario il suono si attenua gradualmente, come una campana dopo il colpo. A livello quantistico l'energia cambia a salti, e ora i ricercatori guidati da Amir Safavi-Naini sono riusciti a cogliere un simile salto «al volo».
La chiave del successo è stato un risonatore microscopico, capace di «risuonare» per ben due millisecondi — per le sue dimensioni si tratta di un tempo enorme. In questo intervallo il qubit superconduttore, collegato al risonatore, ha fatto in tempo a compiere centinaia di misurazioni e a determinare con precisione il momento in cui il fonone è scomparso, passando dallo stato «1» a «0».
L'esperimento apre la strada a nuove tecnologie quantistiche. Nei computer quantistici simili salti diventano spesso una fonte di errori; saperli monitorare è un passo importante verso la correzione degli errori. Inoltre, la sensibilità del dispositivo permetterà di creare sensori ultra precisi, per esempio per individuare singole proteine all'interno delle cellule.
In prospettiva, il controllo del suono quantistico migliorerà anche i dispositivi di uso quotidiano: smartphone, sensori acustici e altri apparecchi in cui il suono svolge un ruolo chiave. Lo studio è pubblicato sulla rivista Science e conclude una ricerca durata un secolo, iniziata già all'inizio del XX secolo.
Ora l'acustica quantistica passa dalla teoria alla pratica, e questo cambia l'idea di come si possano controllare le vibrazioni al livello più fondamentale.
