{"id":69810,"date":"2025-11-25T12:43:18","date_gmt":"2025-11-25T11:43:18","guid":{"rendered":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/?p=69810"},"modified":"2025-11-26T17:05:29","modified_gmt":"2025-11-26T16:05:29","slug":"atomi-intrappolati-nuovi-scenari-dalla-loro-visione","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/atomi-intrappolati-nuovi-scenari-dalla-loro-visione\/","title":{"rendered":"Atomi intrappolati: nuovi scenari dalla loro visione"},"content":{"rendered":"

Il Laboratorio ArQuS<\/em><\/span><\/p>\n

TRIESTE \u2013 Per la prima volta in Italia, i ricercatori del Laboratorio ArQuS dell\u2019Universit\u00e0 di Trieste<\/strong> e del CNR-INO<\/strong> (Istituto Nazionale di Ottica, Consiglio Nazionale delle Ricerche) sono riusciti a intrappolare e fotografare singoli atomi di itterbio, estendendo le tecniche di imaging<\/em> a nuovi regimi.<\/p>\n

Osservando la luce emessa con un microscopio, i ricercatori sono riusciti a distinguere chiaramente ogni singolo atomo e a contarne con precisione il numero contenuto in una singola trappola, una capacit\u00e0 mancante nelle tecniche esistenti, dove le misure erano finora limitate a distinguere solo tra zero e un atomo.<\/p>\n

I risultati, pubblicati sulle due riviste internazionali Quantum Science and Technology <\/em>e Physical Review Letters<\/em>, offrono importanti prospettive per lo sviluppo di scienze e tecnologie basate su bit quantistici (o qubit), come computer quantistici e orologi atomici: la capacit\u00e0 di osservare ogni singolo atomo con grande precisione \u00e8, infatti, un elemento fondamentale per la realizzazione di un sistema di qubit atomici.<\/p>\n

\u201cPer fotografare sorgenti di luce molto fioche, come corpi celesti o, appunto, singoli atomi \u2013 <\/em>spiega Francesco Scazza<\/strong>, professore associato di Fisica della materia all\u2019Universit\u00e0 di Trieste e responsabile del Laboratorio ArQuS \u2013 si utilizzano solitamente lunghe esposizioni al fine di collezionare un segnale abbastanza grande (cio\u00e8 un gran numero di fotoni) e poter distinguere gli oggetti fotografati dal background. Nel nostro lavoro abbiamo utilizzato un approccio alternativo, analogo all\u2019utilizzo del flash di una macchina fotografica: illuminando gli atomi con molta luce per un brevissimo lasso di tempo \u00e8 possibile ottenere un segnale sufficiente da distinguere ciascun atomo molto chiaramente, riducendo la durata della rivelazione senza comprometterne le performance\u201d.<\/em><\/p>\n

Nella tecnica ideata dal Laboratorio ArQuS, gli atomi, raffreddati quasi allo zero assoluto (-273 \u00b0C) da una luce laser e poi catturati in cosiddette \u201cpinzette ottiche\u201d (optical tweezers<\/em>), sono illuminati con un secondo laser, del quale assorbono e riemettono parte della luce grazie al fenomeno della fluorescenza.<\/p>\n

\u201cUna delle principali sfide nell\u2019osservazione di singoli atomi \u2013 <\/em>sottolinea Omar Abdel Karim<\/strong>, ricercatore del Laboratorio ArQuS \u2013 consiste nel non perdere gli atomi durante l\u2019acquisizione dell\u2019immagine. A causa dell\u2019assorbimento e della ri-emissione della luce, gli atomi infatti acquisiscono energia e possono scappare dalla trappola. Nei nostri esperimenti siamo riusciti a compensare questo effetto riuscendo a far coesistere una grande precisione nell\u2019individuazione degli atomi e un minimo disturbo al sistema\u201d<\/em>.<\/p>\n

Una delle soluzioni dimostrate si basa su un delicato bilanciamento tra la luce di fluorescenza e quella di raffreddamento per garantire che gli atomi rimangano intrappolati, permettendo di distinguere chiaramente la loro presenza e di riutilizzarli per esperimenti successivi. Un altro approccio consiste nel ridurre il tempo di esposizione al minimo possibile, permettendo di ottenere la pi\u00f9 elevata velocit\u00e0 di esecuzione finora dimostrata per atomi in optical tweezers<\/em>.<\/p>\n

\u201cNegli ultimi anni \u2013 <\/em>commenta Alessandro Muzi Falconi<\/strong>, ricercatore del Laboratorio ArQuS e dottorando in Fisica dell\u2019Universit\u00e0 di Trieste \u2013 uno degli obiettivi del settore \u00e8 sviluppare tecniche di imaging in grado di osservare gli atomi sempre pi\u00f9 velocemente e possibilmente senza perderli durante l\u2019immagine. Grazie a una tecnica basata su brevi e intensi impulsi di fluorescenza, siamo riusciti a osservare gli atomi, senza indurre perdite, in pochi milionesimi di secondo, circa mille volte pi\u00f9 velocemente dei tipici tempi di acquisizione. La nostra tecnica si basa sul fatto che gli atomi acquisiscono energia durante l\u2019immagine, ma non abbastanza da scappare dalle trappole ottiche. Inoltre, tramite veloci impulsi di raffreddamento possiamo rimuovere l\u2019energia in eccesso dopo l\u2019immagine, e ripetere l\u2019osservazione degli stessi atomi per decine di immagini in successione\u201d.<\/em><\/p>\n

Un altro importante risultato del gruppo di ricerca \u00e8 la prima osservazione di singoli atomi dell\u2019elemento itterbio-173, un particolare isotopo (atomo di un elemento che ha differente numero di massa e perci\u00f2 differente massa atomica) caratterizzato da ben sei stati interni nel suo livello fondamentale, che permetterebbe di sviluppare circuiti quantistici basati su qudit e non pi\u00f9 solo qubit, conservando e scambiando informazioni pi\u00f9 efficientemente.<\/p>\n

Il Laboratorio ArQuS \u00e8 nato nel 2022 da una collaborazione tra l\u2019Universit\u00e0 di Trieste e il Cnr e grazie a un finanziamento ERC Starting Grant di 1.4 milioni di euro concesso dalla Commissione Europea.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Per la prima volta in Italia la tecnica di imaging veloce ideata dai ricercatori dell\u2019Universit\u00e0 di Trieste permette di distinguere chiaramente ogni singolo atomo senza perderlo <\/p>\n","protected":false},"author":28,"featured_media":69811,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"image","meta":{"dwc-title":[""],"dwc-content":[""],"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[98,533,65,389,388],"class_list":["post-69810","post","type-post","status-publish","format-image","has-post-thumbnail","hentry","category-societa","tag-ricerca","tag-scienza","tag-trieste","tag-units","tag-universita","post_format-post-format-image"],"rttpg_featured_image_url":{"full":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS.jpg",1366,836,false],"landscape":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS.jpg",1366,836,false],"portraits":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS.jpg",1366,836,false],"thumbnail":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-150x150.jpg",150,150,true],"medium":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-300x184.jpg",300,184,true],"large":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-1024x627.jpg",640,392,true],"thumblist":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-300x300.jpg",300,300,true],"thumbrelated":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-500x500.jpg",500,500,true],"meccarouselthumb":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-474x324.jpg",474,324,true],"gridsquare":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-391x260.jpg",391,260,true],"tileview":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-300x400.jpg",300,400,true],"1536x1536":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS.jpg",1366,836,false],"2048x2048":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS.jpg",1366,836,false],"newsup-slider-full":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-1280x720.jpg",1280,720,true],"newsup-featured":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-1024x627.jpg",1024,627,true],"newsup-medium":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-720x380.jpg",720,380,true],"tptn_thumbnail":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-250x210.jpg",250,210,true],"sow-carousel-default":["https:\/\/imagazine.it\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/Laboratorio-ArQuS-272x182.jpg",272,182,true]},"rttpg_author":{"display_name":"redazione","author_link":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/author\/redazione\/"},"rttpg_comment":0,"rttpg_category":"SOCIET\u00c0<\/a>","rttpg_excerpt":"Per la prima volta in Italia la tecnica di imaging veloce ideata dai ricercatori dell\u2019Universit\u00e0 di Trieste permette di distinguere chiaramente ogni singolo atomo senza perderlo","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69810","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/users\/28"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=69810"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69810\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":69812,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69810\/revisions\/69812"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/media\/69811"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=69810"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=69810"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=69810"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}