Il mantello dell'invisibilità quantistica nasconde gli oggetti dalla realtà

I mantelli dell'invisibilità sono di gran moda in questi giorni. Negli ultimi anni, questo blog ha seguito vari tentativi di sviluppare mantelli dell'invisibilità per terremoti, acustica e per varie parti dello spettro elettromagnetico. Negli ultimi giorni abbiamo assistito all'emergere di una nuova generazione di mantelli in grado di nascondere grandi oggetti di uso quotidiano attraverso l'intero spettro ottico.

Oggi, Jeng Yi Lee e Ray-Kuang Lee della National Tsing-Hua University di Taiwan portano l'idea dell'occultamento al suo limite estremo. Questi ragazzi hanno scoperto come costruire mantelli dell'invisibilità quantistica. Questi sono mantelli che proteggono gli oggetti dalle proprietà quantistiche del mondo esterno. Non è tanto un mantello dell'invisibilità quanto un mantello della realtà.

L'idea è semplice in sostanza. I normali mantelli dell'invisibilità funzionano dirigendo la luce intorno a una regione dello spazio per far sembrare che non ci fosse. L'approccio matematico che lo descrive è chiamato ottica di trasformazione. Inizia con l'equazione di Maxwell che regola il comportamento della luce mentre attraversa lo spazio.

Un modo di pensare alla luce è come un campo nello spazio. Nell'ottica di trasformazione, questo campo può essere allungato e schiacciato come un foglio di gomma quando attraversa determinati tipi di materiale. L'obiettivo è quello di progettare questo materiale in modo che allunghi il foglio attorno a regioni dello spazio e le renda invisibili.

L'approccio sviluppato da Jeng Yi e Ray-Kuang è matematicamente identico a questo. Ma invece di iniziare con le equazioni di Maxwell, iniziano con l'equazione di Schrodinger che governa la probabilità che un oggetto sia presente in una regione dello spazio.

La loro idea è di trattare questo campo di probabilità come un foglio di gomma che può essere allungato e schiacciato. Quindi l'obiettivo nella progettazione di un mantello dell'invisibilità quantistica è allungare questo lenzuolo attorno a una regione dello spazio in modo che la probabilità di esistere al suo interno sia zero. In effetti, stanno progettando un mantello che protegge il suo contenuto dalla realtà.

Ci sono diversi avvertimenti importanti qui. Il primo è che lo scudo sarebbe progettato per schermare da una particolare forma dell'equazione di Schrodinger, forse associata ad esempio agli elettroni. Ciò proteggerebbe una regione dello spazio dalle proprietà quantistiche degli elettroni vicini, ma non necessariamente da altre cose.

Quindi un tale mantello fornirebbe una protezione da alcuni aspetti della realtà piuttosto che da tutta essa. Realizzare un mantello della realtà a banda larga che si nasconda da molti oggetti quantistici contemporaneamente sarebbe presumibilmente una sfida molto più grande, se possibile.

Un altro punto importante è che questo articolo è interamente teorico. Jeng Yi e Ray-Kuang forniscono un trattamento teorico di un nanoshell che nasconde la regione dello spazio al suo interno dagli effetti della materia vicina. Questo approccio dimostra che l'idea è possibile su scala nanometrica, almeno in linea di principio.

La grande sfida ovviamente sarà quella di trovare il modo di implementare la tecnica per davvero. Ciò richiederà un'ingegneria impressionante, ma Jeng Yi e Ray-Kuang affermano che dovrebbe essere possibile utilizzando le odierne tecnologie dei semiconduttori.

Quindi l'idea sarebbe quella di creare una nanoparticella cava, forse di silicio, che proteggesse il suo contenuto dagli elettroni che passano nelle vicinanze. È qualcosa che potrebbe essere utile per l'archiviazione o l'elaborazione di informazioni quantistiche, ad esempio.

È un'idea interessante che potrebbe stimolare un approccio completamente nuovo alla schermatura. Se suona un po' inverosimile, vale la pena tenere a mente il lasso di tempo in cui sono emersi i mantelli dell'invisibilità convenzionali. l'o documento teorico originale che propone l'idea apparso il 25 maggio 2003 e il carta che descrive il primo mantello di lavoro apparso il 19 ottobre dello stesso anno.

Se lo sviluppo dei mantelli dell'invisibilità quantistica è qualcosa del genere, potremmo vederne uno in funzione prima della fine dell'anno.

Rif: arxiv.org/abs/1306.2120 : Nascondi la regione interna delle nanoparticelle Core-Shell con mantelli invisibili quantistici

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