Nel laboratorio dell'Università di Stoccarda, atomi che in condizioni normali non superano le dimensioni di un granello di polvere sono improvvisamente diventati giganti. Le loro orbite elettroniche hanno raggiunto un diametro di 1,1 micrometri — diecimila volte più grande di quello degli atomi ordinari. Proprio questi atomi di Rydberg «gonfiati» hanno permesso ai fisici di battere contemporaneamente tre record mondiali.
La chiave del successo è il passaggio agli stati circolari di Rydberg a temperatura ambiente. In precedenza, per proteggersi dalla radiazione termica era necessario il raffreddamento con elio liquido. Il gruppo guidato dal professor Tilman Pfau e dal dottor Florian Meinert ha schermato gli atomi dalla radiazione di corpo nero e ha ottenuto un tempo di vita di 11 millisecondi — venti volte più lungo dei risultati precedenti. Allo stesso tempo hanno registrato un tempo di conservazione record nelle pinzette ottiche — 133 millisecondi.
Gli atomi di Rydberg interagiscono a una distanza di cinque micrometri — una distanza enorme secondo i parametri atomici. Questo permette di disporli in schiere ordinate e di controllare con precisione l'interazione, cosa cruciale per i simulatori quantistici. Gli atomi neutri nelle pinzette ottiche sono già considerati una delle piattaforme più promettenti per i dispositivi quantistici scalabili.
Il risultato è importante non solo per la scienza fondamentale. Un tempo di conservazione prolungato dell'informazione quantistica riduce la probabilità di errori nei calcoli, e il funzionamento a temperatura ambiente elimina il principale ostacolo sulla via dell'applicazione pratica. I ricercatori osservano che il loro metodo si basa su un'idea fisica degli anni 1980, ma adattata alle moderne piattaforme quantistiche.
Nei prossimi anni il gruppo prevede di creare su questa base simulatori quantistici, computer e sensori ad alta precisione più potenti. La pubblicazione su Nature Communications conferma: i tre record non sono un caso, ma un progresso sistematico che avvicina l'era delle tecnologie quantistiche affidabili.
